ES2928855T3 - Control of energy consumption of wind turbine - Google Patents

Control of energy consumption of wind turbine Download PDF

Info

Publication number
ES2928855T3
ES2928855T3 ES19736975T ES19736975T ES2928855T3 ES 2928855 T3 ES2928855 T3 ES 2928855T3 ES 19736975 T ES19736975 T ES 19736975T ES 19736975 T ES19736975 T ES 19736975T ES 2928855 T3 ES2928855 T3 ES 2928855T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
power
power supply
level
consumers
management module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES19736975T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
Niels Erik Danielsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vestas Wind Systems AS
Original Assignee
Vestas Wind Systems AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vestas Wind Systems AS filed Critical Vestas Wind Systems AS
Application granted granted Critical
Publication of ES2928855T3 publication Critical patent/ES2928855T3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0264Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for stopping; controlling in emergency situations
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources
    • H02J1/106Parallel operation of dc sources for load balancing, symmetrisation, or sharing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/14Balancing the load in a network
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/002Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which a reserve is maintained in an energy source by disconnecting non-critical loads, e.g. maintaining a reserve of charge in a vehicle battery for starting an engine
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/76Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/10Purpose of the control system
    • F05B2270/107Purpose of the control system to cope with emergencies
    • F05B2270/1071Purpose of the control system to cope with emergencies in particular sudden load loss
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28The renewable source being wind energy

Abstract

Un módulo de administración de energía y un método para controlar el consumo de energía de los consumidores en un sistema de turbina eólica. Cada módulo de administración de energía en el sistema de turbinas eólicas está configurado para determinar un nivel de voltaje de un bus de suministro de energía del sistema de turbinas eólicas y luego controlar un nivel de consumo de energía de uno o más consumidores acoplados al bus de suministro de energía basado al menos en parte en el nivel de tensión determinado del bus de alimentación. De este modo, el consumo de energía puede gestionarse en todo el sistema de turbinas eólicas, sin necesidad de una infraestructura de comunicaciones y un controlador centralizado dedicado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)A power management module and a method for controlling the power consumption of consumers in a wind turbine system. Each power management module in the wind turbine system is configured to determine a voltage level of a power supply bus of the wind turbine system and then control a power consumption level of one or more consumers coupled to the power bus. power supply based at least in part on the determined voltage level of the power bus. In this way, power consumption can be managed across the entire wind turbine system, without the need for a dedicated centralized controller and communications infrastructure. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Control de consumo de energía de aerogeneradorControl of energy consumption of wind turbine

Campo de la invenciónfield of invention

La presente invención se refiere a un módulo de gestión de energía para un sistema de aerogenerador y a un método para controlar el consumo de energía en un sistema de aerogenerador.The present invention relates to a power management module for a wind turbine system and to a method for controlling power consumption in a wind turbine system.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Los sistemas de aerogeneradores incluyen una serie de consumidores diferentes en diferentes partes del aerogenerador, por ejemplo, en la torre, la góndola, el buje, etc. Los consumidores son dispositivos, componentes o sistemas dentro del sistema de aerogenerador que consumen energía eléctrica. Algunos ejemplos de consumidores típicos son los sistemas de guiñada, los sistemas de refrigeración, los sistemas de lubricación, los sistemas de inclinación de palas, los sistemas de control, la iluminación de servicio, los elevadores de servicio, etc.Wind turbine systems include a number of different consumers in different parts of the wind turbine, for example, in the tower, nacelle, hub, etc. Consumers are devices, components or systems within the wind turbine system that consume electrical energy. Some examples of typical consumers are yaw systems, cooling systems, lubrication systems, blade pitch systems, control systems, service lighting, service lifts, etc.

En aerogeneradores conectados a la red, los consumidores pueden extraer energía de la red con el fin de operar. No obstante, a veces, la energía de la red se puede perder, por ejemplo, como resultado de daños en la conexión a la red, o un corte de energía en la red, etc. Incluso durante los períodos sin red, algunos consumidores aún pueden necesitar ser alimentados. En consecuencia, los aerogeneradores conectados a la red pueden tener un sistema de energía de respaldo, tal como baterías, de modo que aún se pueda suministrar energía a los consumidores que la necesitan durante períodos sin red.In grid-connected wind turbines, consumers can draw power from the grid in order to operate. However, sometimes grid power can be lost, for example as a result of damaged grid connection, or a grid power outage, etc. Even during off-grid periods, some consumers may still need to be powered. Consequently, grid-connected wind turbines can have a backup power system, such as batteries, so power can still be supplied to consumers who need it during periods without the grid.

No obstante, las baterías tienen una cantidad finita de energía y los períodos sin red pueden durar potencialmente un largo período de tiempo (por ejemplo, si el aerogenerador es una aerogenerador en alta mar, un período sin red puede ser causado por daños en un cable submarino, que podría tardar muchos meses en repararse). Puede ser difícil aumentar la capacidad de las baterías debido a las limitaciones de espacio disponible para las baterías y debido al aumento de los costes que esto incurriría. En consecuencia, para prolongar la cantidad de tiempo que un sistema de respaldo puede alimentar a los consumidores que necesitan ser alimentados durante los períodos sin red, puede ser deseable minimizar el consumo de energía de los sistemas de aerogeneradores durante los períodos sin red.However, batteries have a finite amount of power and periods without grid can potentially last a long period of time (for example, if the wind turbine is an offshore wind turbine, a period without grid can be caused by damage to a cable submarine, which could take many months to repair). It can be difficult to increase battery capacity due to limited space available for batteries and the increased costs this would incur. Consequently, to prolong the amount of time that a backup system can power consumers that need to be powered during off-grid periods, it may be desirable to minimize the power consumption of wind turbine systems during off-grid periods.

El documento US 2017/145989 A1 (RITTER ALLEN MICHAEL [US] ET AL) 25 de mayo de 2017 (25-05-2017) trata del control del consumo de energía de las cargas auxiliares del aerogenerador. Este control se realiza en el caso de un evento de red. Tan pronto como se detecta el evento de red, las cargas se desconectan de la red y un sistema de alimentación ininterrumpida se hace cargo del suministro de algunas cargas esenciales. El documento US 6476519 B1 (WEINER DAVID A [US]) 5 de noviembre de 2002 (05-11-2002) describe que el voltaje de batería cae cuando se descarga y que las cargas no críticas se pueden desconectar cuando se alcanza un cierto grado de descarga.Document US 2017/145989 A1 (RITTER ALLEN MICHAEL [US] ET AL) May 25, 2017 (05-25-2017) deals with the control of the energy consumption of the auxiliary loads of the wind turbine. This check is performed in the event of a network event. As soon as the grid event is detected, the loads are disconnected from the grid and an uninterruptible power supply takes over the supply of some essential loads. Document US 6476519 B1 (WEINER DAVID A [US]) 5 Nov 2002 (05-11-2002) describes that battery voltage drops when discharged and that non-critical loads can be switched off when a certain degree is reached download.

Compendio de la invenciónCompendium of the invention

Un primer aspecto de la invención proporciona un módulo de gestión de energía según la reivindicación 1.A first aspect of the invention provides a power management module according to claim 1.

El módulo de gestión de energía que puede controlar el nivel de consumo de energía del uno o más consumidores se basa, al menos en parte, en una comparación del nivel de voltaje del bus de suministro de energía frente a un primer voltaje umbral.The power management module that can control the power consumption level of the one or more consumers is based, at least in part, on a comparison of the power supply bus voltage level against a first threshold voltage.

El control del nivel de consumo de energía del uno o más consumidores se puede basar, al menos en parte, en una comparación del nivel de voltaje del bus de suministro de energía frente a un primer voltaje umbral.Control of the power consumption level of the one or more consumers may be based, at least in part, on a comparison of the power supply bus voltage level against a first threshold voltage.

Al menos uno del uno o más consumidores puede ser un consumidor no esencial, en cuyo caso, si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía es mayor que el primer voltaje umbral, el módulo de gestión de energía se puede configurar para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial a un primer nivel de energía; y si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía es menor que el primer voltaje umbral, el módulo de gestión de energía se puede configurar para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial a un segundo nivel de energía, en donde el primer nivel de energía es mayor que el segundo nivel de energía.At least one of the one or more consumers may be a non-essential consumer, in which case, if the power supply bus voltage level is greater than the first threshold voltage, the power management module may be configured to control the energy consumption level of the non-essential consumer at a first energy level; and if the voltage level of the power supply bus is less than the first threshold voltage, the power management module can be configured to control the power consumption level of the non-essential consumer at a second power level, where the first energy level is greater than the second energy level.

El control del nivel de consumo de energía del uno o más consumidores se puede basar además, al menos en parte, en una comparación del nivel de voltaje del bus de suministro de energía frente a un segundo voltaje umbral, en donde el primer voltaje umbral es mayor que el segundo nivel de voltaje umbral.Control of the power consumption level of the one or more consumers may further be based, at least in part, on a comparison of the power supply bus voltage level against a second threshold voltage, wherein the first threshold voltage is greater than the second threshold voltage level.

El módulo de gestión de energía se puede configurar además para controlar el nivel de consumo de energía del uno o más consumidores entre un primer nivel de energía y un segundo nivel de energía, en donde el primer nivel de energía es mayor que el segundo nivel de energía. Por ejemplo, el primer nivel de energía puede ser un nivel de consumo de energía distinto de cero y el segundo nivel de energía puede ser un nivel de consumo de energía cero, o un nivel de consumo de energía distinto de cero que es menor que la cantidad de consumo de energía en el primer nivel de energía. The power management module can be further configured to control the power consumption level of the one or more consumers between a first power level and a second power level, wherein the first power level is higher than the second power level. Energy. For example, the first power level can be a non-zero power consumption level and the second power level can be a zero power consumption level, or a non-zero power consumption level that is less than the amount of energy consumption at the first energy level.

Al menos uno del uno o más consumidores puede ser un consumidor no esencial de baja importancia, en cuyo caso, si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía es menor que el primer voltaje umbral, el módulo de gestión de energía se puede configurar para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial de baja importancia al segundo nivel de energía, y si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía es mayor que el segundo voltaje umbral, el módulo de gestión de energía se puede configurar para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial de baja importancia al primer nivel de energía.At least one of the one or more consumers may be a non-essential consumer of low importance, in which case, if the voltage level of the power supply bus is less than the first threshold voltage, the power management module may be configured to control the power consumption level of low-importance non-essential consumer to the second power level, and if the power supply bus voltage level is higher than the second threshold voltage, the power management module can be set to control the power consumption level of the non-essential consumer of low importance to the first power level.

Al menos uno del uno o más consumidores puede ser un consumidor no esencial de alta importancia, en cuyo caso, si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía es menor que el segundo voltaje umbral, el módulo de gestión de energía se puede configurar para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial de alta importancia al segundo nivel de energía, y si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía es mayor que el segundo voltaje umbral, el módulo de gestión de energía se puede configurar para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial de alta importancia al primer nivel de energía.At least one of the one or more consumers may be a non-essential consumer of high importance, in which case, if the voltage level of the power supply bus is less than the second threshold voltage, the power management module may be configured to control the power consumption level of the non-essential consumer of high importance to the second power level, and if the power supply bus voltage level is higher than the second threshold voltage, the power management module can be set to control the power consumption level of the non-essential consumer of high importance to the first power level.

El uno o más consumidores se pueden acoplar al bus de suministro de energía mediante uno o más conmutadores controlables respectivos, en donde el módulo de gestión de energía está configurado para controlar el uno o más conmutadores controlables para controlar el nivel de consumo de energía del uno o más consumidores. Por ejemplo, el módulo de gestión de energía se puede configurar para controlar el uno o más conmutadores controlables entre dos estados: un estado cerrado, para acoplar el uno o más consumidores al bus de suministro de energía, y un estado abierto, para desacoplar el uno o más consumidores del bus de suministro de energía.The one or more consumers may be coupled to the power supply bus by one or more respective controllable switches, wherein the power management module is configured to control the one or more controllable switches to control the power consumption level of the one or more consumers. For example, the power management module can be configured to control the one or more controllable switches between two states: a closed state, to couple the one or more consumers to the power supply bus, and an open state, to decouple the power supply bus. one or more consumers of the power supply bus.

El módulo de gestión de energía se puede configurar además para: determinar un nivel de voltaje y/o una corriente en una entrada de cada uno del uno o más consumidores; en donde el control del nivel de consumo de energía del uno o más consumidores se basa además, al menos en parte, en el nivel de voltaje y/o corriente determinado en la entrada de cada uno del uno o más consumidores. Cada uno del uno o más conmutadores controlables puede comprender un transistor, en cuyo caso el módulo de gestión de energía se puede configurar además para, cuando se controla un transistor para acoplar un consumidor al bus de suministro de energía, controlar un nivel de conducción del transistor en base al nivel de voltaje y/o corriente determinado en la entrada del consumidor para proteger frente a la irrupción de corriente al consumidor.The power management module can be further configured to: determine a voltage level and/or a current at an input of each of the one or more consumers; wherein the control of the power consumption level of the one or more consumers is further based, at least in part, on the level of voltage and/or current determined at the input of each of the one or more consumers. Each of the one or more controllable switches may comprise a transistor, in which case the power management module may further be configured to, when controlling a transistor for coupling a consumer to the power supply bus, control a conduction level of the transistor based on the level of voltage and/or current determined at the input of the consumer to protect against inrush current to the consumer.

El módulo de gestión de energía se puede configurar además para, cuando se controlan los conmutadores de una pluralidad de consumidores para acoplar la pluralidad de consumidores al bus de suministro de energía, escalonar en el tiempo el acoplamiento de al menos algunos de los consumidores para proporcionar protección de sobrecarga para el bus de suministro de energía.The power management module can furthermore be configured so that, when controlling the switches of a plurality of consumers to couple the plurality of consumers to the power supply bus, time-stage the coupling of at least some of the consumers to provide overload protection for the power supply bus.

Un segundo aspecto de la invención proporciona un sistema de aerogenerador según la reivindicación 12.A second aspect of the invention provides a wind turbine system according to claim 12.

La fuente de energía de respaldo se puede configurar además para proporcionar o bien el segundo voltaje de suministro de energía o bien un tercer voltaje de suministro de energía al bus de suministro de energía, en donde el segundo voltaje de suministro de energía es mayor que el tercer voltaje de suministro de energía.The backup power source can be further configured to provide either the second power supply voltage or a third power supply voltage to the power supply bus, wherein the second power supply voltage is greater than the third power supply voltage.

La fuente de energía de respaldo puede comprender una batería, en cuyo caso el sistema de aerogenerador se puede configurar además para controlar la fuente de energía de respaldo para proporcionar o bien el segundo voltaje de suministro de energía o bien el tercer voltaje de suministro de energía al bus de suministro de energía en base, al menos en parte, a la energía restante almacenada en la batería.The backup power source may comprise a battery, in which case the wind turbine system can be further configured to control the backup power source to provide either the second power supply voltage or the third power supply voltage to the power supply bus based, at least in part, on the remaining power stored in the battery.

Un tercer aspecto de la invención proporciona un método según la reivindicación 15.A third aspect of the invention provides a method according to claim 15.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Ahora se describirán las realizaciones de la invención, pero solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:Embodiments of the invention will now be described, but by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:

la Figura 1 muestra un dibujo esquemático de ejemplo de un aerogenerador 1;Figure 1 shows an example schematic drawing of a wind turbine 1;

la Figura 2 muestra un diagrama esquemático de ejemplo de un sistema de aerogenerador 100 de acuerdo con un primer aspecto de la presente descripción;Figure 2 shows an example schematic diagram of a wind turbine system 100 according to a first aspect of the present disclosure;

la Figura 3 muestra una representación de un proceso de control de ejemplo realizado por un módulo de gestión de energía 110 del sistema de aerogenerador de la Figura 2;Figure 3 shows a representation of an example control process performed by a power management module 110 of the wind turbine system of Figure 2;

la Figura 4 muestra un diagrama esquemático de ejemplo de un sistema de aerogenerador 400 de acuerdo con un segundo aspecto de la presente descripción;Figure 4 shows an example schematic diagram of a wind turbine system 400 according to a second aspect of the present disclosure;

la Figura 5 muestra una representación de un proceso de control de ejemplo realizado por un módulo de gestión de energía 110 del sistema de aerogenerador de la Figura 4;Figure 5 shows a representation of an example control process performed by a power management module 110 of the wind turbine system of Figure 4;

la Figura 6 muestra una representación de ejemplo de los diferentes voltajes umbrales usados por el módulo de gestión de energía 110; y Figure 6 shows an example representation of the different threshold voltages used by power management module 110; Y

la Figura 7 muestra un diagrama esquemático de ejemplo de detalles adicionales del módulo de gestión de energía 110 de las Figuras 2 o 4.Figure 7 shows an example schematic diagram of additional details of the power management module 110 of Figures 2 or 4.

Descripción de realizacionesDescription of embodiments

La presente descripción proporciona un módulo de gestión de energía configurado para ayudar a gestionar el consumo de energía de los consumidores en un sistema de aerogenerador. Los inventores se han dado cuenta de que en los sistemas de energía de aerogeneradores, cuando se usa un suministro de energía de respaldo para proporcionar energía a un bus de suministro de energía (del cual los consumidores pueden extraer energía), el nivel de voltaje en el bus es típicamente más bajo que cuando la fuente de energía primaria (por ejemplo, un suministro de red) está proporcionando energía al bus de suministro de energía. Por lo tanto, los inventores han desarrollado un módulo de gestión de energía que controla el nivel de consumo de energía de uno o más consumidores en base, al menos en parte, al nivel de voltaje en el bus de suministro de energía. Determinando el nivel de voltaje en el bus de suministro de energía, el módulo de gestión de energía puede determinar si el suministro de energía primario o de respaldo está proporcionando energía al bus de suministro de energía. Si se detecta que el suministro de energía de respaldo está proporcionando energía, el módulo de gestión de energía reduce el consumo de energía de cualquier consumidor no esencial que esté bajo su control (por ejemplo, desconectando esos consumidores del bus de suministro de energía) y mantiene la energía para los consumidores esenciales (por ejemplo, sistemas de control, sistemas de guiñada, etc.). Del mismo modo, si se detecta más tarde que la fuente de energía primaria ahora está proporcionando energía al bus de suministro de energía, el módulo de gestión de energía puede aumentar el consumo de energía de cualquier consumidor no esencial que esté bajo su control (por ejemplo, volviendo a conectar esos consumidores al bus de suministro de energía), permitiendo por ello que esos consumidores operen plenamente una vez más. De esta forma, el consumo de energía del sistema de aerogenerador en su conjunto se puede reducir durante periodos sin red, prolongando por ello el tiempo durante el cual el sistema de aerogenerador puede operar durante un período sin red, mientras que se mantiene la funcionalidad esencial del sistema de aerogenerador.This description provides an energy management module configured to help manage the energy consumption of consumers in a wind turbine system. The inventors have realized that in wind turbine power systems, when a backup power supply is used to provide power to a power supply bus (from which consumers can draw power), the voltage level at the bus is typically lower than when the primary power source (for example, a mains supply) is providing power to the power supply bus. Therefore, the inventors have developed a power management module that controls the power consumption level of one or more consumers based, at least in part, on the voltage level on the power supply bus. By determining the voltage level on the power supply bus, the power management module can determine whether the primary or backup power supply is providing power to the power supply bus. If the backup power supply is detected to be providing power, the power management module reduces the power consumption of any non-essential consumers under its control (for example, by disconnecting those consumers from the power supply bus) and maintains power for essential consumers (eg control systems, yaw systems, etc.). Similarly, if it is later detected that the primary power source is now providing power to the power supply bus, the power management module can increase the power consumption of any non-essential consumers under its control (for example by reconnecting those consumers to the power supply bus), thereby allowing those consumers to fully operate once more. In this way, the power consumption of the wind turbine system as a whole can be reduced during off-grid periods, thereby prolonging the time during which the wind turbine system can operate during a off-grid period, while maintaining essential functionality. of the wind turbine system.

Además, los buses de suministro de energía son una característica estándar de los sistemas de aerogeneradores para alimentar a los consumidores situados a lo largo de un aerogenerador (por ejemplo, en la torre, góndola, buje, etc.). Usando el bus de suministro de energía para determinar el estado actual de la fuente de energía, el control del consumo de energía del consumidor se puede distribuir a través de diversos módulos de gestión de energía diferentes, cada uno colocado en diferentes partes del aerogenerador, sin requerir un sistema de control central ni una infraestructura de comunicaciones complejos. Esto puede ser particularmente beneficioso para el control de los consumidores situados en regiones tales como la góndola y el buje, donde la infraestructura de comunicaciones entre un controlador central en una parte del sistema de aerogenerador y los consumidores en otra parte del sistema de aerogenerador requeriría una interfaz de comunicaciones de tipo giratorio, que puede ser costosa y difícil de lograr con recursos de espacio limitados.In addition, power supply buses are a standard feature of wind turbine systems to power consumers located throughout a wind turbine (eg on the tower, nacelle, hub, etc.). Using the power supply bus to determine the current state of the power source, control of consumer power consumption can be distributed across a number of different power management modules, each placed in different parts of the wind turbine, without require a central control system or complex communications infrastructure. This can be particularly beneficial for the control of consumers located in regions such as the nacelle and hub, where the communications infrastructure between a central controller in one part of the wind turbine system and consumers in another part of the wind turbine system would require a swivel-type communications interface, which can be expensive and difficult to achieve with limited space resources.

La Figura 1 ilustra, en una vista esquemática en perspectiva, un ejemplo de un aerogenerador 1. El aerogenerador 1 incluye una torre 2, una góndola 3 dispuesta en el vértice de la torre y un rotor 4 acoplado operativamente a un generador alojado dentro de la góndola 3. Además del generador, la góndola alberga diversos consumidores requeridos para convertir la energía eólica en energía eléctrica y diversos consumidores necesarios para operar, controlar y optimizar el rendimiento del aerogenerador 1. El rotor 4 del aerogenerador 1 incluye un buje central 5 y una pluralidad de palas 6 que se proyectan hacia fuera desde el buje central 5. En la realización ilustrada, el rotor 4 incluye tres palas 6, pero el número puede variar.Figure 1 illustrates, in a schematic perspective view, an example of a wind turbine 1. Wind turbine 1 includes a tower 2, a nacelle 3 arranged at the apex of the tower and a rotor 4 operatively coupled to a generator housed within the tower. nacelle 3. In addition to the generator, the nacelle houses various consumers required to convert wind energy into electrical energy and various consumers necessary to operate, control and optimize the performance of the wind turbine 1. The rotor 4 of the wind turbine 1 includes a central hub 5 and a plurality of blades 6 projecting outwardly from the central hub 5. In the illustrated embodiment, the rotor 4 includes three blades 6, but the number may vary.

El aerogenerador 1 puede estar incluido entre una colección de otros aerogeneradores pertenecientes a una planta de energía eólica, a la que también se hace referencia como granja eólica o parque eólico, que sirve como planta de generación de energía conectada por líneas de transmisión con una red de energía eléctrica. La red de energía eléctrica generalmente consiste en una red de centrales eléctricas, circuitos de transmisión y subestaciones acopladas por una red de líneas de transmisión que transmiten la energía a cargas en forma de usuarios finales y otros clientes de las empresas eléctricas de servicio público. La planta de energía eólica puede comprender un controlador de planta de energía que puede estar a cargo de controlar ciertos aspectos de los aerogeneradores individuales.Wind turbine 1 may be included among a collection of other wind turbines belonging to a wind power plant, also referred to as a wind farm or wind farm, which serves as a power generation plant connected by transmission lines to a grid. of electric power. The electric power grid generally consists of a network of power plants, transmission circuits, and substations coupled by a network of transmission lines that transmit power to loads in the form of end users and other customers of electric utility companies. The wind power plant may comprise a power plant controller which may be in charge of controlling certain aspects of the individual wind turbines.

La Figura 2 muestra un diagrama esquemático de ejemplo de un sistema de aerogenerador 100 de acuerdo con un primer aspecto de la presente descripción. Como se puede ver, los componentes del sistema aerogenerador 100 están distribuidos entre la torre 2, la góndola 3 y el buje 5 del aerogenerador 1. En la torre 2, hay una fuente de energía primaria 150 que comprende una interfaz de red 152 y un convertidor 154, y una fuente de energía de respaldo 160 que comprende una batería 162 y un convertidor 164. La fuente de energía primaria 150 y la fuente de energía de respaldo están acopladas a un bus de suministro de energía 180 y están configuradas para proporcionar energía al bus de suministro de energía 180. Un controlador de suministro de energía 170 está configurado para enganchar y desenganchar la fuente de energía de respaldo 160 usando el conmutador 166, por ejemplo, para enganchar la fuente de energía de respaldo 160 para proporcionar energía al bus de suministro de energía 180 durante períodos sin red y desenganchar la fuente de energía de respaldo 160 para dejar de proporcionar energía al bus de suministro de energía 180 durante los períodos alimentados por la red. El controlador de suministro de energía 170 puede detectar períodos sin red por cualquier medio adecuado, lo cual no es el tema de la presente descripción. Además, en una alternativa, el controlador de suministro de energía 170 puede enganchar y desenganchar la fuente de energía de respaldo 160 de cualquier otra forma adecuada, por ejemplo, controlando el convertidor 164. En una alternativa adicional, el controlador de suministro de energía 170 puede no ser requerido -en su lugar, la fuente de energía de respaldo 160 puede engancharse y desengancharse de manera autónoma según sea necesario.Figure 2 shows an example schematic diagram of a wind turbine system 100 according to a first aspect of the present disclosure. As can be seen, the components of the wind turbine system 100 are distributed between the tower 2, the nacelle 3 and the hub 5 of the wind turbine 1. In the tower 2, there is a primary power source 150 comprising a network interface 152 and a converter 154, and a backup power source 160 comprising a battery 162 and converter 164. The primary power source 150 and the backup power source are coupled to a power supply bus 180 and are configured to provide power to the power supply bus 180. A power supply controller 170 is configured to engage and disengage backup power source 160 using switch 166, for example, to engage backup power source 160 to provide power to the bus power supply bus 180 during periods without grid and disengage the backup power source 160 to stop providing power to the power supply bus 180 during the s periods powered by the grid. The power supply controller 170 can detect periods without mains by any suitable means, which is not the subject of the present description. Additionally, in an alternative, power supply controller 170 may engage and disengage backup power source 160 in any other suitable manner, for example, by controlling converter 164. In a further alternative, power supply controller 170 may not be required - instead, the backup power source 160 can autonomously engage and disengage as needed.

Los convertidores 154 y 164 pueden ser de cualquier tipo adecuado para satisfacer las necesidades del bus de suministro de energía 180. Por ejemplo, si el bus de suministro de energía es un bus de DC, el convertidor 154 puede ser un rectificador de AC-DC configurado para suministrar energía de DC al bus de suministro de energía 180 en un primer voltaje de suministro de energía, y el convertidor 164 puede ser un convertidor de DC-DC configurado para suministrar energía de DC al bus de suministro de energía 180 en un segundo voltaje de suministro de energía. A modo de ejemplo no limitativo, la batería 162 puede suministrar energía de 24 V DC al convertidor 164, que puede convertirla en energía de 400 V DC para proporcionar al bus de suministro de energía 180, con el fin de reducir las pérdidas de transmisión en el bus de suministro de energía 180. El primer voltaje de suministro de energía proporcionado por la fuente de energía primaria 150 es mayor que el segundo voltaje de suministro de energía proporcionado por la fuente de energía de respaldo 160. A modo de ejemplo no limitativo, el primer voltaje de suministro de energía puede ser de 560 V DC y el segundo voltaje de suministro de energía puede ser de 400 V DC. En la torre 2, el sistema de aerogenerador 100 comprende además un primer convertidor 142 acoplado al bus de suministro de energía 180 a través de un primer conmutador controlable 132. Un módulo de gestión de energía 1101 está acoplado al primer conmutador controlable 132 con el fin de controlar el estado del primer conmutador controlable 132 (por ejemplo, abierto o cerrado). El primer convertidor 142 está configurado para suministrar energía al módulo de control de torre 122, que es un ejemplo de un consumidor 120. El convertidor 142 puede ser de cualquier tipo adecuado para proporcionar el tipo de energía requerido al módulo de control de torre 122. Por ejemplo, si el módulo de control de torre 122 requiere energía de 24 V DC, el convertidor 122 puede ser un convertidor de DC-DC configurado para proporcionar 24 V DC al módulo de control de torre 122. Si el módulo de control de torre 122 requiere energía de 16 V AC, el convertidor 122 puede ser un inversor de DC-AC configurado para proporcionar 16 V AC al módulo de control de torre 122, etc.Converters 154 and 164 may be of any suitable type to meet the needs of power supply bus 180. For example, if the power supply bus is a DC bus, converter 154 may be an AC-DC rectifier. configured to supply DC power to power supply bus 180 at a first power supply voltage, and converter 164 may be a DC-DC converter configured to supply DC power to power supply bus 180 at one second power supply voltage. By way of non-limiting example, battery 162 can supply 24 V DC power to converter 164, which can convert it to 400 V DC power to provide power supply bus 180, in order to reduce transmission losses in the power supply bus 180. The first power supply voltage provided by the primary power source 150 is greater than the second power supply voltage provided by the backup power source 160. By way of non-limiting example, the first power supply voltage may be 560 V DC and the second power supply voltage may be 400 V DC. In tower 2, the wind turbine system 100 further comprises a first converter 142 coupled to the power supply bus 180 through a first controllable switch 132. A power management module 1101 is coupled to the first controllable switch 132 in order to of controlling the state of the first controllable switch 132 (eg, open or closed). The first converter 142 is configured to supply power to the tower control module 122, which is an example of a consumer 120. The converter 142 can be of any suitable type to provide the required type of power to the tower control module 122. For example, if tower control module 122 requires 24 V DC power, converter 122 may be a DC-DC converter configured to provide 24 V DC to tower control module 122. If tower control module 122 requires 16 V AC power, converter 122 can be a DC-AC inverter configured to provide 16 V AC to tower control module 122, etc.

El módulo de gestión de energía 1101 está configurado para determinar el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 y controlar el nivel de consumo de energía del módulo de control de torre 122 controlando el estado del primer conmutador controlable 132. Se describirán más tarde detalles adicionales de esta operación del módulo de gestión de energía 1101 y los otros módulos de gestión de energía en el sistema de aerogenerador 100 (a todos los cuales se hace referencia de manera general como módulos de gestión de energía 110), con referencia a la Figura 3.The power management module 1101 is configured to determine the voltage level of the power supply bus 180 and control the power consumption level of the tower control module 122 by controlling the state of the first controllable switch 132. These will be described later. Further details of this operation of the power management module 1101 and the other power management modules in the wind turbine system 100 (all of which are generally referred to as power management modules 110), with reference to the Figure 3.

En la góndola 3, el sistema de aerogenerador 100 comprende además un segundo convertidor 144 acoplado al bus de suministro de energía 180 a través de un segundo conmutador controlable 134, un tercer convertidor 146 acoplado al bus de suministro de energía 180 a través de un tercer conmutador controlable 136 y un cuarto convertidor 148 acoplado al bus de suministro de energía 180 a través de un cuarto conmutador controlable 138. Un módulo de gestión de energía 1102 está acoplado a cada uno de los conmutadores 134, 136, 138 para controlar sus estados. Los estados de cada uno de los conmutadores 134, 136, 138 se pueden controlar de manera independiente, o se pueden controlar todos para estar en el mismo estado unos que otros. El segundo convertidor 144 está configurado para suministrar energía al motor de guiñada 124, el tercer convertidor 146 está configurado para suministrar energía a otros motores de góndola 126 y el cuarto convertidor 148 está configurado para suministrar energía al módulo de control de góndola 128. El motor de guiñada 124, otros motores de góndola 126 y el módulo de control de góndola 128 son todos ejemplos de consumidores 120. Los convertidores 144, 146, 148 pueden ser de cualquier tipo adecuado (por ejemplo, DC-DC, DC-AC, frecuencia variable, etc.), como se ha descrito anteriormente en relación con el primer convertidor 142.In nacelle 3, wind turbine system 100 further comprises a second converter 144 coupled to power supply bus 180 through a second controllable switch 134, a third converter 146 coupled to power supply bus 180 through a third controllable switch 136 and a fourth converter 148 coupled to power supply bus 180 via a fourth controllable switch 138. A power management module 1102 is coupled to each of the switches 134, 136, 138 to control their states. The states of each of the switches 134, 136, 138 can be controlled independently, or they can all be controlled to be in the same state as each other. Second converter 144 is configured to supply power to yaw motor 124, third converter 146 is configured to supply power to other nacelle motors 126, and fourth converter 148 is configured to supply power to nacelle control module 128. The motor yaw converter 124, other nacelle motors 126, and nacelle control module 128 are all examples of consumers 120. Converters 144, 146, 148 may be of any suitable type (for example, DC-DC, DC-AC, frequency variable, etc.), as described above in connection with the first converter 142.

El módulo de gestión de energía 1102 está configurado para determinar el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 y controlar el nivel de consumo de energía del motor de guiñada 124, otros motores de góndola 126 y el módulo de control de góndola 128 controlando los estados de los conmutadores controlables 134, 136 y 138.The power management module 1102 is configured to determine the voltage level of the power supply bus 180 and control the level of power consumption of the yaw motor 124, other nacelle motors 126, and the nacelle control module 128 controlling the states of the controllable switches 134, 136 and 138.

En el buje 5, el sistema de aerogenerador 100 comprende además un quinto convertidor 149 acoplado al bus de suministro de energía 180 a través de un quinto conmutador controlable 139. Un módulo de gestión de energía 1103 está acoplado al quinto conmutador controlable 139 con el fin de controlar el estado del quinto conmutador controlable 139 (por ejemplo, abierto o cerrado). El quinto convertidor 149 está configurado para suministrar energía al módulo de control de buje 129, que es un ejemplo de un consumidor 120. El quinto convertidor 149 puede ser de cualquier tipo adecuado para proporcionar el tipo de energía requerido al módulo de control de buje 149, como se ha descrito anteriormente en relación con el primer convertidor 142.At hub 5, the wind turbine system 100 further comprises a fifth converter 149 coupled to the power supply bus 180 through a fifth controllable switch 139. A power management module 1103 is coupled to the fifth controllable switch 139 in order to of controlling the state of the fifth controllable switch 139 (eg, open or closed). The fifth converter 149 is configured to supply power to the hub control module 129, which is an example of a consumer 120. The fifth converter 149 can be of any suitable type to provide the required type of power to the hub control module 149. , as described above in connection with the first converter 142.

El módulo de gestión de energía 1103 está configurado para determinar el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 y controlar el nivel de consumo de energía del módulo de control de buje 129 controlando el estado del quinto conmutador controlable 139. The power management module 1103 is configured to determine the voltage level of the power supply bus 180 and control the power consumption level of the hub control module 129 by controlling the state of the fifth controllable switch 139.

Como se puede ver, el bus de suministro de energía 180 recorre toda la longitud del sistema de aerogenerador 100 para proporcionar energía a los consumidores 120 en todas las partes del aerogenerador.As can be seen, the power supply bus 180 runs the entire length of the wind turbine system 100 to provide power to consumers 120 in all parts of the wind turbine.

Cada uno de los conmutadores controlables 132, 134, 136, 138 y 139 se puede implementar usando cualquier dispositivo de conmutación controlable adecuado, por ejemplo, tiristores, transistores (tales como BJT, MOSFET, JEFT, IGBT, etc.), relés mecánicos, etc.Each of the controllable switches 132, 134, 136, 138, and 139 can be implemented using any suitable controllable switching device, for example, thyristors, transistors (such as BJTs, MOSFETs, JEFTs, IGBTs, etc.), mechanical relays, etc.

La Figura 3 muestra una representación de un proceso de control de ejemplo realizado por un módulo de gestión de energía 110 (por ejemplo, cada uno de los módulos de gestión de energía 1101, 1102 y 1103 representados en la Figura 2) de acuerdo con el primer aspecto de la presente descripción. Los módulos de gestión de energía 110 representados en la Figura 2 pueden realizar cada uno de manera independiente el proceso de control con respecto al uno o más consumidores de los que son responsables (por ejemplo, el módulo de gestión de energía 1101 es responsable de controlar el consumo de energía del módulo de control de torre 122, el módulo de gestión de energía 1102 es responsable de controlar el consumo de energía del motor de guiñada 124, otros motores de góndola 126 y el módulo de control de góndola 128, y el módulo de gestión de energía 1103 es responsable de controlar el consumo de energía del módulo de control de buje 129).Figure 3 shows a representation of an example control process performed by a power management module 110 (eg, each of the power management modules 1101, 1102, and 1103 depicted in Figure 2) in accordance with the first aspect of the present description. The power management modules 110 represented in Figure 2 can each independently perform the control process with respect to the one or more consumers for which they are responsible (for example, the power management module 1101 is responsible for controlling the power consumption of the tower control module 122, the power management module 1102 is responsible for controlling the power consumption of the yaw motor 124, other nacelle motors 126 and the nacelle control module 128, and the module power management module 1103 is responsible for controlling the power consumption of the hub control module 129).

En S310, el módulo de gestión de energía 110 determina un nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180. Esto se puede llevar a cabo de cualquier forma adecuada, por ejemplo, recibiendo una medición de una entidad separada tal como un voltímetro, o en virtud de un acoplamiento eléctrico entre el módulo de gestión de energía 110 y el bus de suministro de energía 180 usando el cual se puede medir el nivel de voltaje (no representado en la Figura 2 por el bien de la simplicidad), etc.At S310, the power management module 110 determines a voltage level of the power supply bus 180. This can be done in any suitable way, for example, by receiving a measurement from a separate entity such as a voltmeter, or by virtue of an electrical coupling between the power management module 110 and the power supply bus 180 using which the voltage level can be measured (not shown in Figure 2 for the sake of simplicity), etc.

En S320, el módulo de gestión de energía 110 determina si la fuente de energía primaria 150 o la fuente de energía de respaldo 160 está proporcionando energía al bus de suministro de energía 180. Como se ha explicado anteriormente, la fuente de energía primaria 150 proporciona energía al bus de suministro de energía en un primer voltaje de suministro de energía (por ejemplo, 560 V DC) y la fuente de energía de respaldo 160 proporciona energía al bus de suministro de energía en un segundo voltaje de suministro de energía (por ejemplo, 400V DC), que es menor que el primer voltaje de suministro de energía. Para tomar esta determinación, el módulo de gestión de energía 110 puede comparar el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 con un primer voltaje umbral, que se establece en cualquier nivel adecuado entre el primer voltaje de suministro de energía y el segundo voltaje de suministro de energía (por ejemplo, el primer voltaje umbral puede ser 450 V DC). Si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 es menor que el primer voltaje umbral, se determina que la fuente de energía de respaldo 160 está proporcionando energía al bus de suministro de energía 180 y el proceso de control pasa a S330. Si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 es mayor que el primer voltaje umbral, se determina que la fuente de energía primaria 150 está proporcionando energía al bus de suministro de energía 180 y el proceso de control pasa a S340.At S320, power management module 110 determines whether primary power source 150 or backup power source 160 is providing power to power supply bus 180. As explained above, primary power source 150 provides power to the power supply bus at a first power supply voltage (eg, 560 V DC) and backup power source 160 provides power to the power supply bus at a second power supply voltage (eg, , 400V DC), which is less than the first power supply voltage. To make this determination, the power management module 110 may compare the voltage level of the power supply bus 180 with a first threshold voltage, which is set at any suitable level between the first power supply voltage and the second voltage. power supply (for example, the first threshold voltage can be 450 V DC). If the voltage level of the power supply bus 180 is less than the first threshold voltage, it is determined that the backup power source 160 is providing power to the power supply bus 180, and the control process proceeds to S330. If the voltage level of the power supply bus 180 is higher than the first threshold voltage, it is determined that the primary power source 150 is providing power to the power supply bus 180, and the control process proceeds to S340.

Cada uno de los consumidores 120 se puede clasificar o bien como esencial o bien como no esencial. Un consumidor esencial es uno que se considera esencial para la operación segura del aerogenerador 1 y, por lo tanto, debería estar encendido incluso en períodos sin red. Un consumidor no esencial es uno que se considera no esencial para la operación segura del aerogenerador 1 durante los períodos sin red y, por lo tanto, se puede apagar u operar en un nivel reducido de consumo de energía durante los períodos sin red. Cada módulo de gestión de energía 110 está configurado para saber si cada uno de los consumidores bajo su control es esencial o no esencial, por ejemplo, usando técnicas de programación de software o configuración de hardware estándar durante la configuración de cada módulo de gestión de energía 110.Each of the consumers 120 can be classified as either essential or non-essential. An essential consumer is one that is considered essential for the safe operation of the wind turbine 1 and should therefore be switched on even in periods without grid. A non-essential consumer is one that is considered non-essential for the safe operation of the wind turbine 1 during off-grid periods and can therefore be switched off or operated at a reduced level of power consumption during off-grid periods. Each power management module 110 is configured to know whether each consumer under its control is essential or non-essential, for example, using standard hardware configuration or software programming techniques during configuration of each power management module. 110.

En S330, el módulo de gestión de energía 110 reduce el nivel de consumo de energía de cualquier consumidor no esencial bajo su control a un segundo nivel de energía abriendo el conmutador controlable correspondiente al consumidor o consumidores no esenciales. Si el conmutador controlable relevante ya está abierto (por ejemplo, porque el módulo de gestión de energía 110 lo hubiera abierto durante una iteración anterior de este proceso de control) de manera que el consumidor ya esté en el segundo nivel de energía (en este ejemplo, apagado), el módulo de gestión de energía 110 mantendrá el conmutador controlable en su posición abierta. Para cualquier consumidor o consumidores esenciales que estén bajo el control del módulo de gestión de energía 110, el módulo de gestión de energía 110 mantendrá ese consumidor o consumidores en un primer nivel de energía (en este ejemplo, encendido) manteniendo el conmutador controlable correspondiente en la posición cerrada con el fin de mantener la energía a ese consumidor o consumidores esenciales. A modo de ejemplo no limitativo, el módulo de control de torre 122 puede ser no esencial, por lo que el módulo de gestión de energía 1101 controlaría el primer conmutador controlable 132 a un estado abierto con el fin de reducir el consumo de energía del primer convertidor 142 y el módulo de control de torre 122 al segundo nivel de energía (en este ejemplo, apagado). El motor de guiñada 124 y el módulo de control de góndola 128 pueden ser consumidores esenciales, por lo que el módulo de gestión de energía 1102 controlará el segundo y cuarto conmutadores 134 y 138 a un estado cerrado para mantener la energía de esos consumidores en el primer nivel de energía (en este ejemplo, encendido), mientras que los otros motores de góndola 126 pueden ser no esenciales, por lo que el módulo de gestión de energía 1103 controlará el tercer conmutador controlable 136 a un estado abierto, para reducir el consumo de energía del tercer convertidor 146 y otros motores de góndola 126 al segundo nivel de energía. In S330, the power management module 110 reduces the power consumption level of any non-essential consumer(s) under its control to a second power level by opening the controllable switch corresponding to the non-essential consumer(s). If the relevant controllable switch is already open (for example, because the power management module 110 would have opened it during a previous iteration of this control process) such that the consumer is already at the second power level (in this example , off), the power management module 110 will hold the controllable switch in its open position. For any essential consumer or consumers that are under the control of the power management module 110, the power management module 110 will maintain that consumer or consumers at a first power level (in this example, on) by keeping the corresponding controllable switch on. the closed position in order to maintain energy to that essential consumer or consumers. By way of non-limiting example, the tower control module 122 may be non-essential, so the power management module 1101 would control the first controllable switch 132 to an open state in order to reduce the power consumption of the first. converter 142 and tower control module 122 to the second power level (in this example, off). Yaw motor 124 and nacelle control module 128 may be essential consumers, so power management module 1102 will control second and fourth switches 134 and 138 to a closed state to keep power to those consumers in the first power level (in this example, on), while the other nacelle motors 126 may be non-essential, so the power management module 1103 will control the third controllable switch 136 to an open state, to reduce consumption power from the third converter 146 and other nacelle motors 126 to the second power level.

Mientras que en lo anterior, y en general a lo largo de esta descripción, el “primer nivel de energía” para un consumidor se describe como “encendido” o consumo de energía distinto de cero, y el “segundo nivel de energía” para un consumidor se describe como “apagado”, o consumo de energía cero, se debería apreciar que esto es meramente un ejemplo del primer y segundo niveles de energía y la presente descripción no se limita solamente a este ejemplo. En una alternativa, tanto el primer como el segundo niveles de energía pueden ser distintos de cero, con el segundo nivel de energía que es menor que el primer nivel de energía. En particular, cuando los conmutadores controlables son conmutadores de semiconductores, los módulos de gestión de energía 110 pueden controlar los consumidores 120 entre el primer nivel de energía y el segundo nivel de energía controlando el nivel de conducción de los conmutadores de semiconductores con el fin de aumentar o disminuir el flujo de corriente a los consumidores 120 (y por lo tanto aumentar o disminuir su consumo de energía entre niveles distintos de cero de consumo de energía), en base al nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180. Alternativamente, los módulos de gestión de energía 110 pueden realizar la gestión de energía de cualquier otra forma, por ejemplo, controlando la operación de los consumidores 120 para operar en el primer nivel de energía (consumo de energía distinto de cero) o el segundo nivel de energía (consumo de energía cero, o consumo de energía distinto de cero que es menor que el consumo de energía en el primer nivel de energía), en cuyo caso los conmutadores controlables se pueden omitir opcionalmente.Whereas in the foregoing, and generally throughout this description, the "first power level" for a consumer is described as "on" or non-zero power consumption, and the "second power level" for a consumer is described as "off", or zero power consumption, it should be appreciated that this is merely an example of the first and second power levels and the present description is not limited solely to this example. In an alternative, both the first and second energy levels may be non-zero, with the second energy level being less than the first energy level. In particular, when the controllable switches are semiconductor switches, the power management modules 110 can control the consumers 120 between the first power level and the second power level by controlling the conduction level of the semiconductor switches in order to increase or decrease the current flow to the consumers 120 (and therefore increase or decrease their power consumption between non-zero levels of power consumption), based on the voltage level of the power supply bus 180. Alternatively, power management modules 110 can perform power management in any other way, for example by controlling the operation of consumers 120 to operate at the first power level (non-zero power consumption) or the second power level (zero power consumption, or non-zero power consumption that is less than the power consumption at the first power level), in which case or controllable switches can be optionally omitted.

En S340, el módulo de gestión de energía aumenta el nivel de consumo de energía de cualquier consumidor o consumidores no esenciales bajo su control al primer nivel de energía cerrando el conmutador o conmutadores controlables correspondientes al consumidor o consumidores no esenciales. Si el conmutador o conmutadores controlables relevantes ya están cerrados, el módulo de gestión de energía 110 mantendrá el conmutador controlable en su posición cerrada. Para cualquier consumidor o consumidores esenciales que estén bajo el control del módulo de gestión de energía 110, el módulo de gestión de energía 110 mantendrá ese consumidor o consumidores en el primer nivel de energía ajustando el conmutador o conmutadores controlables correspondientes a la posición cerrada con el fin de mantener la energía a los consumidores esenciales.In S340, the power management module increases the power consumption level of any non-essential consumer(s) under its control to the first power level by closing the controllable switch(es) corresponding to the non-essential consumer(s). If the relevant controllable switch(es) are already closed, the power management module 110 will hold the controllable switch in its closed position. For any essential consumer(s) that are under the control of the power management module 110, the power management module 110 will maintain that consumer(s) at the first power level by setting the corresponding controllable switch(es) to the closed position with the in order to maintain power to essential consumers.

De este modo, se puede ver que S340 corresponde a periodos alimentados por la red (que generalmente se espera que sean la condición normal para el sistema de aerogenerador 100) y los consumidores 120 se controlan para operar de una forma normal. S330 corresponde a períodos sin red (que generalmente se espera que sean una condición anormal para el sistema de aerogenerador 100) y los módulos de gestión de energía 110 reducen el consumo de energía total del sistema de aerogenerador controlando el consumo de energía de los consumidores, reduciendo por ello el consumo de energía de la batería 162 y extendiendo la cantidad de tiempo que los consumidores esenciales pueden permanecer alimentados en períodos sin red.Thus, it can be seen that S340 corresponds to periods fed by the grid (which are generally expected to be the normal condition for the wind turbine system 100) and the consumers 120 are controlled to operate in a normal way. S330 corresponds to periods without grid (which is generally expected to be an abnormal condition for the wind turbine system 100) and the power management modules 110 reduce the total power consumption of the wind turbine system by controlling the power consumption of consumers, thereby reducing the power consumption of the battery 162 and extending the amount of time that essential consumers can remain powered in periods without grid.

El control del nivel de consumo de energía de los consumidores se logra de una forma distribuida a través de todas las partes del aerogenerador 1. En particular, cada uno de los módulos de gestión de energía 110 controla de manera autónoma el nivel de consumo de energía de cada uno de su uno o más consumidores en base al nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180. En consecuencia, cuando cambia la fuente de suministro de energía, el nivel de consumo de energía se puede ajustar de manera autónoma por los módulos de gestión de energía según sea necesario, sin requerir una infraestructura de comunicaciones y control de energía centralizada compleja y costosa (por ejemplo, una disposición alternativa puede requerir la implementación de un controlador centralizado acoplado a los controladores en cada parte del aerogenerador 1 a través de infraestructuras de cableado de Ethernet, lo que requeriría acoplamientos de tipo giratorio para conexiones de Ethernet en la góndola 2 y el buje 5. Esto sería costoso y difícil de lograr). De este modo, el control de gestión de energía se puede lograr más directamente implementando al menos un módulo de gestión de energía 110 autónomo en cada parte del aerogenerador 1 que tiene consumidores a ser controlados, esos módulos de gestión de energía 110 que operan en base al nivel de voltaje del bus de suministro de energía, lo que significa que no se necesitarían cambios adicionales en un sistema de aerogenerador estándar.The control of the energy consumption level of the consumers is achieved in a distributed way through all parts of the wind turbine 1. In particular, each of the energy management modules 110 autonomously controls the energy consumption level of each of its one or more consumers based on the voltage level of the power supply bus 180. Consequently, when the power supply source changes, the power consumption level can be adjusted autonomously by the modules of power management as needed, without requiring a complex and expensive centralized power control and communications infrastructure (for example, an alternative arrangement may require the implementation of a centralized controller coupled to the controllers in each part of the wind turbine 1 via Ethernet cabling infrastructures, which would require swivel type couplings for Ethernet connections in nacelle 2 and hub e 5. This would be expensive and difficult to achieve). In this way, the power management control can be achieved more directly by implementing at least one autonomous power management module 110 in each part of the wind turbine 1 that has consumers to be controlled, those power management modules 110 operating on the basis to the voltage level of the power supply bus, which means that no additional changes would be needed in a standard wind turbine system.

Después de la terminación de S330 o S340, el proceso de control vuelve a S310, de modo que el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 se pueda monitorizar continuamente y el consumo de energía de los consumidores 120 controlaren consecuencia.After the completion of S330 or S340, the control process returns to S310, so that the voltage level of the power supply bus 180 can be continuously monitored and the power consumption of the consumers 120 controlled accordingly.

La Figura 4 muestra un diagrama esquemático de ejemplo de un sistema de aerogenerador 400 de acuerdo con un segundo aspecto de la presente descripción. El sistema de aerogenerador 400 es el mismo que el sistema de aerogenerador 100, excepto por la fuente de energía de respaldo 460 y el controlador de suministro de energía 470. La fuente de energía de respaldo 460 es muy similar a la fuente de energía de respaldo 160, pero comprende además un convertidor 464 y un conmutador controlable 466. El convertidor 464 que puede ser de cualquier tipo adecuado, por ejemplo, un convertidor de DC-DC, está configurado para proporcionar energía al bus de suministro de energía 180 a un tercer voltaje de suministro de energía, que es menor que el segundo voltaje de suministro de energía proporcionado por el convertidor 164. A modo de ejemplo no limitativo, el segundo voltaje de suministro de energía proporcionado por el convertidor 164 puede ser de 400 V DC y el tercer voltaje de suministro de energía proporcionado por el convertidor 464 puede ser de 350 V DC.Figure 4 shows an example schematic diagram of a wind turbine system 400 according to a second aspect of the present disclosure. The 400 Wind Turbine System is the same as the 100 Wind Turbine System, except for the 460 Backup Power Supply and 470 Power Supply Controller. The 460 Backup Power Supply is very similar to the 460 Backup Power Supply. 160, but further comprises a converter 464 and a controllable switch 466. Converter 464 which may be of any suitable type, for example a DC-DC converter, is configured to provide power to power supply bus 180 to a third party. power supply voltage, which is less than the second power supply voltage provided by converter 164. By way of non-limiting example, the second power supply voltage provided by converter 164 may be 400 V DC and the third power supply voltage provided by converter 464 may be 350 V DC.

El controlador de suministro de energía 470 está configurado no solamente para controlar si la energía está siendo proporcionada o no al bus de suministro de energía 180 por la fuente de energía de respaldo 160 (como es el caso del controlador de suministro de energía 170), sino también para controlar, en el caso de que se haya de usar energía de respaldo, cuál de los convertidores 164 o 464 proporciona la energía de respaldo al bus de suministro de energía 180. El controlador de suministro de energía 470 se puede configurar para realizar este control en base, al menos en parte, a la energía restante almacenada en la batería 162 (por ejemplo, monitorizando los niveles de almacenamiento de energía usando cualquier técnica estándar). En particular, si el nivel de almacenamiento de energía excede un umbral de almacenamiento de energía (tal como el 50% de la capacidad de la batería completa), se puede suponer que la batería 162 tiene un buen nivel de energía restante. En este caso, el controlador de suministro de energía 470 puede cerrar el conmutador 166 y abrir el conmutador 466 de modo que la energía se proporcione al bus de suministro de energía 180 por el convertidor 164 en el segundo nivel de voltaje. Si el nivel de almacenamiento de energía es menor que el umbral de almacenamiento de energía, se puede suponer que la batería 162 tiene un bajo nivel de energía restante. En este caso, el controlador de suministro de energía 470 puede abrir el conmutador 166 y cerrar el conmutador 466 de modo que la energía se proporcione al bus de suministro de energía 180 por el convertidor 464 en el tercer nivel de voltaje. Se apreciará que en una alternativa, el controlador de suministro de energía 470 puede establecer el voltaje de suministro de energía proporcionado por la fuente de energía de respaldo 160 de cualquier otra forma adecuada, por ejemplo, controlando los convertidores 164 y 464, o ajustando el nivel de salida de un solo convertidor dentro de la fuente de energía de respaldo 160, etc. En una alternativa adicional, la fuente de energía de respaldo 160 puede controlar de manera autónoma su voltaje de suministro de energía de salida, en base, por ejemplo, al nivel de energía almacenada restante en la batería 162. En este segundo aspecto de la descripción, los módulos de gestión de energía 110 se refinan aún más para determinar en cuál del primer, segundo o tercer voltajes de suministro de energía está el bus de suministro de energía y controlar el nivel de consumo de energía del consumidor o consumidores bajo su control, en consecuencia. Esto se describirá con más detalle ahora con referencia a la Figura 5.Power supply controller 470 is configured to not only control whether or not power is being provided to power supply bus 180 by backup power source 160 (as is the case of the power supply controller 170), but also to control, in the event backup power is to be used, which of the converters 164 or 464 provides the backup power to the power supply bus 180. The power supply controller Power supply 470 can be configured to perform this control based, at least in part, on the remaining power stored in battery 162 (eg, by monitoring power storage levels using any standard technique). In particular, if the energy storage level exceeds an energy storage threshold (such as 50% of full battery capacity), it can be assumed that the battery 162 has a good level of energy remaining. In this case, power supply controller 470 can close switch 166 and open switch 466 so that power is provided to power supply bus 180 by converter 164 at the second voltage level. If the energy storage level is less than the energy storage threshold, it can be assumed that the battery 162 has a low level of energy remaining. In this case, power supply controller 470 can open switch 166 and close switch 466 so that power is provided to power supply bus 180 by converter 464 at the third voltage level. It will be appreciated that in an alternative, the power supply controller 470 may set the power supply voltage provided by the backup power source 160 in any other suitable way, for example, by controlling the converters 164 and 464, or by adjusting the output level of a single converter within the backup power supply 160, etc. In a further alternative, backup power source 160 may autonomously control its output power supply voltage, based, for example, on the level of stored energy remaining in battery 162. In this second aspect of the description , the power management modules 110 are further refined to determine which of the first, second, or third power supply voltages the power supply bus is at and control the level of power consumption of the consumer(s) under its control, consequently. This will now be described in more detail with reference to Figure 5.

La Figura 5 muestra una representación de un proceso de control de ejemplo realizado por cada módulo de gestión de energía 110 (por ejemplo, cada uno de los módulos de gestión de energía 1101, 1102 y 1103 representados en la Figura 4) de acuerdo con el segundo aspecto de la presente descripción. Los módulos de gestión de energía 110 pueden realizar el proceso de control con respecto a cada uno del uno o más consumidores de los que son responsables.Figure 5 shows a representation of an example control process performed by each power management module 110 (eg, each of the power management modules 1101, 1102, and 1103 depicted in Figure 4) in accordance with the second aspect of the present description. The power management modules 110 may perform the control process with respect to each of the one or more consumers for which they are responsible.

En S510, el módulo de gestión de energía 110 determina un nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180. Esto es lo mismo que S310 descrito anteriormente con respecto a la Figura 3. Esto se puede llevar a cabo de cualquier forma adecuada, por ejemplo, recibiendo una medición de una entidad separada tal como un voltímetro, o en virtud de un acoplamiento eléctrico entre el módulo de gestión de energía 110 y el bus de suministro de energía 180 usando el cual se puede medir el nivel de voltaje (no representado en la Figura 4 por el bien de la simplicidad), etc.At S510, the power management module 110 determines a voltage level of the power supply bus 180. This is the same as S310 described above with respect to Figure 3. This can be accomplished in any suitable way, for For example, by receiving a measurement from a separate entity such as a voltmeter, or by virtue of an electrical coupling between the power management module 110 and the power supply bus 180 using which the voltage level (not shown) can be measured. in Figure 4 for the sake of simplicity), etc.

En S520, el módulo de gestión de energía 110 determina si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 está en el primer voltaje de suministro de energía (es decir, proporcionado por la fuente de energía primaria 150), el segundo voltaje de suministro de energía (es decir, proporcionado por el convertidor 164 de la fuente de energía de respaldo 160) o el tercer voltaje de suministro de energía (es decir, proporcionado por el convertidor 464 de la fuente de energía de respaldo 160). El módulo de gestión de energía 110 puede hacer esto comparando el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 con un primer voltaje umbral, que se establece en cualquier nivel adecuado entre el primer voltaje de suministro de energía y el segundo voltaje de suministro de energía (como se ha descrito anteriormente con respecto a S310 de la Figura 3), y comparando el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 con un segundo voltaje umbral, que se establece en cualquier nivel adecuado entre el segundo voltaje de suministro de energía y el tercer voltaje de suministro de energía. A modo de ejemplo no limitativo, los voltajes de suministro de energía y los voltajes umbrales pueden ser de la siguiente forma:In S520, the power management module 110 determines whether the voltage level of the power supply bus 180 is at the first power supply voltage (i.e., provided by the primary power source 150), the second power supply voltage power supply (ie, provided by converter 164 of backup power source 160) or the third power supply voltage (ie, provided by converter 464 of backup power source 160). The power management module 110 can do this by comparing the voltage level of the power supply bus 180 with a first threshold voltage, which is set at any suitable level between the first power supply voltage and the second power supply voltage. (as described above with respect to S310 of Figure 3), and comparing the voltage level of the power supply bus 180 with a second threshold voltage, which is set at any suitable level between the second power supply voltage power and the third power supply voltage. By way of non-limiting example, power supply voltages and threshold voltages may be as follows:

Primer voltaje de suministro de energía = 560 V DCFirst power supply voltage = 560 V DC

Primer voltaje umbral = 450 V DCFirst threshold voltage = 450 V DC

Segundo voltaje de suministro de energía = 400 V DCSecond power supply voltage = 400 V DC

Segundo voltaje umbral = 370 V DCSecond threshold voltage = 370 V DC

Tercer voltaje de suministro de energía = 350 V DCThird power supply voltage = 350 V DC

La Figura 6 muestra una representación de ejemplo de los diferentes voltajes de suministro de energía y voltajes umbrales.Figure 6 shows an example representation of the different power supply voltages and threshold voltages.

Si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 es menor que el segundo voltaje umbral, se determina que la fuente de energía de respaldo 160 está proporcionando energía al bus de suministro de energía 180 en el tercer voltaje de suministro de energía y el proceso de control pasa a S530. Si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 es mayor que el segundo voltaje umbral y menor que el primer voltaje umbral, se determina que la fuente de energía de respaldo 160 está proporcionando energía al bus de suministro de energía 180 en el segundo voltaje de suministro de energía y el proceso de control pasa a S550. Si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 es mayor que el primer voltaje umbral, se determina que la fuente de energía primaria 150 está proporcionando energía al bus de suministro de energía 180 y el proceso de control pasa a S540.If the voltage level of the power supply bus 180 is less than the second threshold voltage, it is determined that the backup power source 160 is providing power to the power supply bus 180 at the third power supply voltage and the control process goes to S530. If the voltage level of the power supply bus 180 is greater than the second threshold voltage and less than the first threshold voltage, it is determined that the backup power source 160 is providing power to the power supply bus 180 in the second power supply voltage and the control process goes to S550. If the voltage level of the power supply bus power 180 is greater than the first threshold voltage, it is determined that the primary power source 150 is providing power to the power supply bus 180, and the control process proceeds to S540.

Como se ha explicado anteriormente con respecto a la Figura 3, cada uno de los consumidores 120 se puede clasificar o bien como esencial o bien como no esencial. No obstante, como refinamiento adicional, cada uno de los consumidores no esenciales se puede clasificar además como consumidor no esencial de baja importancia o un consumidor no esencial de alta importancia. Los consumidores no esenciales de alta importancia son consumidores no esenciales que se pueden apagar u operar a un bajo nivel de consumo de energía durante los períodos sin red, pero preferiblemente se dejan encendidos o se operan a un nivel normal de consumo de energía, durante tanto tiempo como sea posible, por ejemplo, para simplificar y acelerar el proceso de volver a la operación normal si la energía de la red vuelve rápidamente. Por lo tanto, se pueden clasificar como de “alta importancia” dentro del grupo de consumidores no esenciales. Los consumidores no esenciales de baja importancia son consumidores que se pueden apagar u operar a un bajo nivel de consumo de energía, durante períodos sin red y, típicamente, son los consumidores menos importantes para una operación segura sin red. Por lo tanto, se pueden clasificar como de “baja importancia” dentro del grupo de consumidores no esenciales y, en consecuencia, apagar o controlar a niveles de consumo de energía bajos, primero en el caso de un período sin red. Cada módulo de gestión de energía 110 está configurado para saber si cada uno de los consumidores bajo su control es esencial, no esencial de alta importancia, o no esencial de baja importancia, por ejemplo, usando una configuración de hardware estándar o técnicas de programación de software durante la configuración de los módulos de gestión de energía 110.As explained above with respect to Figure 3, each of the consumers 120 can be classified as either essential or non-essential. However, as a further refinement, each of the non-essential consumers can be further classified as a low importance non-essential consumer or a high importance non-essential consumer. High-importance non-essential consumers are non-essential consumers that can be turned off or operate at a low level of power consumption during off-grid periods, but are preferably left on or operated at a normal level of power consumption, during both time as possible, for example, to simplify and speed up the process of returning to normal operation if utility power quickly returns. Therefore, they can be classified as "high importance" within the group of non-essential consumers. Non-essential low-importance consumers are consumers that can be switched off or operate at a low power consumption level during off-grid periods and are typically the least important consumers for safe off-grid operation. Therefore, they can be classified as “low importance” within the group of non-essential consumers and, consequently, switch off or control at low energy consumption levels, first in the case of a period without network. Each power management module 110 is configured to know whether each consumer under its control is essential, high non-essential, or low non-essential, for example, using standard hardware configuration or software programming techniques. software during the configuration of the power management modules 110.

En S530, donde la fuente de energía de respaldo 160 está proporcionando energía al tercer voltaje de suministro de energía (el voltaje más bajo), el módulo de gestión de energía 110 reduce el nivel de consumo de energía de los consumidores no esenciales tanto de baja importancia como de alta importancia bajo su control al segundo nivel de energía abriendo el conmutador controlable correspondiente a ese consumidor o consumidores no esenciales. Si el conmutador o conmutadores controlables relevantes ya están abiertos (por ejemplo, porque el módulo de gestión de energía 110 lo hubiera abierto durante una iteración anterior de este proceso de control), el módulo de gestión de energía 110 mantendrá el conmutador controlable en su posición abierta. Para cualquier consumidor esencial que esté bajo el control del módulo de gestión de energía 110, el módulo de gestión de energía 110 mantendrá el conmutador controlable correspondiente en la posición cerrada con el fin de mantener esos consumidores esenciales en el primer nivel de energía (en este ejemplo, encendido). En consecuencia, esta parte del proceso de control es muy similar a S330 descrito anteriormente con referencia a la Figura 3.In S530, where the backup power source 160 is providing power at the third power supply voltage (the lowest voltage), the power management module 110 reduces the level of power consumption of non-essential consumers of both low importance and high importance under your control to the second power level by opening the controllable switch corresponding to that non-essential consumer or consumers. If the relevant controllable switch(es) are already open (for example, because the power management module 110 had opened it during a previous iteration of this control process), the power management module 110 will hold the controllable switch in its position open. For any essential consumers that are under the control of the power management module 110, the power management module 110 will hold the corresponding controllable switch in the closed position in order to maintain those essential consumers at the first power level (in this example, on). Consequently, this part of the control process is very similar to S330 described above with reference to Figure 3.

En S540, donde la fuente de energía primaria 150 está proporcionando energía en el primer voltaje de suministro de energía (el voltaje más alto), el módulo de gestión de energía 110 aumenta el nivel de consumo de energía de los consumidores no esenciales tanto de alta importancia como de baja importancia bajo su control al primer nivel de energía cerrando el conmutador o conmutadores controlables correspondientes al consumidor o consumidores no esenciales. Si el conmutador controlable relevante ya está cerrado, el módulo de gestión de energía 110 mantendrá el conmutador controlable en su posición cerrada. Para cualquier consumidor esencial que esté bajo el control del módulo de gestión de energía 110, el módulo de gestión de energía 110 mantendrá el conmutador controlable correspondiente en la posición cerrada con el fin de mantener los consumidores esenciales en el primer nivel de energía. En consecuencia, esta parte del proceso de control es muy similar a S340 descrito anteriormente con referencia a la Figura 3.In S540, where the primary power source 150 is providing power at the first power supply voltage (the highest voltage), the power management module 110 increases the power consumption level of non-essential consumers of both high importance and low importance under your control to the first power level by closing the controllable switch(es) corresponding to the non-essential consumer(s). If the relevant controllable switch is already closed, the power management module 110 will hold the controllable switch in its closed position. For any essential consumers that are under the control of the power management module 110, the power management module 110 will hold the corresponding controllable switch in the closed position in order to maintain the essential consumers at the first power level. Consequently, this part of the control process is very similar to S340 described above with reference to Figure 3.

En S550, donde la fuente de energía de respaldo 160 está proporcionando energía en el segundo voltaje de suministro de energía (el voltaje de nivel medio), el módulo de gestión de energía 110 reduce el nivel de consumo de energía de los consumidores no esenciales de baja importancia bajo su control al segundo nivel de energía abriendo los conmutadores controlables correspondientes a aquellos consumidores no esenciales de baja importancia. Si el conmutador o conmutadores controlables relevantes ya están abiertos (por ejemplo, porque el módulo de gestión de energía 110 lo hubiera abierto durante una iteración anterior de este proceso de control), el módulo de gestión de energía 110 mantendrá el conmutador controlable en su posición abierta. Para cualquier consumidor no esencial de alta importancia, o consumidor esencial, que esté bajo el control del módulo de gestión de energía 110, el módulo de gestión de energía 110 cerrará, o mantendrá en posición cerrada, el conmutador o conmutadores controlables correspondientes para aumentar o mantener esos consumidores en el primer nivel de energía.In S550, where the backup power source 160 is providing power at the second power supply voltage (the mid-level voltage), the power management module 110 reduces the power consumption level of non-essential consumers of low importance under its control to the second energy level by opening the controllable switches corresponding to those non-essential consumers of low importance. If the relevant controllable switch(es) are already open (for example, because the power management module 110 had opened it during a previous iteration of this control process), the power management module 110 will hold the controllable switch in its position open. For any major non-essential consumer, or essential consumer, that is under the control of the power management module 110, the power management module 110 will close, or hold in the closed position, the corresponding controllable switch(es) to increase or keep those consumers in the first energy level.

De este modo, se puede ver que cuando el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 es menor que el segundo voltaje umbral, se reduce el nivel de consumo de energía de los consumidores no esenciales de alta importancia. Cuando es mayor que el segundo voltaje umbral, se aumenta el nivel de consumo de energía de los consumidores no esenciales de alta importancia. Cuando el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 es menor que el primer voltaje umbral, se reduce el nivel de consumo de energía de los consumidores no esenciales de baja importancia. Cuando es mayor que el segundo voltaje umbral, se aumenta el nivel de consumo de energía de los consumidores no esenciales de baja importancia. En consecuencia, cuando el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 está en su nivel más bajo (es decir, el tercer voltaje de suministro de energía), el nivel de consumo de energía del sistema de aerogenerador 400 se puede minimizar reduciendo el consumo de energía de todos los consumidores distintos de los consumidores esenciales. Cuando el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 está en su nivel más alto (es decir, el primer voltaje de suministro de energía), el sistema de aerogenerador 400 opera normalmente con todos los consumidores alimentados. Cuando el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 está en su nivel medio (es decir, el segundo voltaje de suministro de energía), el sistema de aerogenerador 400 puede operar en un nivel de consumo de energía reducido, pero no en su nivel mínimo, con todos los consumidores distintos de los consumidores no esenciales de baja importancia que se alimentan.Thus, it can be seen that when the voltage level of the power supply bus 180 is less than the second threshold voltage, the power consumption level of the non-essential consumers of high importance is reduced. When it is greater than the second threshold voltage, the power consumption level of the non-essential consumers of high importance is increased. When the voltage level of the power supply bus 180 is less than the first threshold voltage, the power consumption level of low-importance non-essential consumers is reduced. When it is greater than the second threshold voltage, the power consumption level of low-importance non-essential consumers is increased. Consequently, when the voltage level of the power supply bus 180 is at its lowest level (i.e., the third power supply voltage), the power consumption level of the wind turbine system 400 can be minimized by reducing the energy consumption of all consumers other than essential consumers. When the voltage level of the power supply bus 180 is at its highest level (ie, the first power supply voltage), the wind turbine system 400 operates normally with all consumers powered. When the voltage level of the power supply bus 180 is at its average level (ie, the second power supply voltage), the wind turbine system 400 can operate at a reduced level of power consumption, but not at its minimum level, with all consumers other than non-essential consumers of low importance being fed.

En consecuencia, introduciendo dos niveles diferentes de voltaje de suministro de energía desde la fuente de energía de respaldo 160, se puede lograr un control más preciso del consumo de energía del sistema de aerogenerador 400. En particular, cuando el sistema de aerogenerador 400 conmuta inicialmente a energía de respaldo, es probable que la batería 162 se cargue bien. En este caso, es útil reducir el consumo de energía total, pero aún no es crítica una reducción significativa en el consumo de energía. Por lo tanto, es posible apagar los consumidores de menor importancia (es decir, los consumidores no esenciales de baja importancia), pero mantener encendidos todos los demás consumidores de modo que el sistema de aerogenerador 400 pueda operar de manera tan normal como sea posible. Cuanto más dure un período sin red, menor llegará a ser el nivel de almacenamiento de energía de la batería 162. Finalmente, puede llegar a ser crítico minimizar el consumo de energía con el fin de preservar el funcionamiento de los consumidores esenciales tanto como sea posible. En este punto, la fuente de energía de respaldo 160 se puede conmutar para proporcionar energía al voltaje más bajo (el tercer nivel de voltaje), haciendo que todos los consumidores, excepto los consumidores esenciales, se apaguen, con el fin de minimizar el consumo de energía del sistema de aerogenerador 400 y maximizar el tiempo de operación segura durante un período sin red prolongado.Accordingly, by inputting two different power supply voltage levels from the backup power source 160, more precise control of the power consumption of the wind turbine system 400 can be achieved. In particular, when the wind turbine system 400 initially switches On backup power, the battery 162 will likely charge just fine. In this case, it is useful to reduce the total power consumption, but a significant reduction in power consumption is not yet critical. Therefore, it is possible to turn off minor consumers (ie, non-essential consumers of low importance), but keep all other consumers on so that the wind turbine system 400 can operate as normally as possible. The longer a period without grid lasts, the lower the energy storage level of the battery 162 becomes. Ultimately, it may become critical to minimize energy consumption in order to preserve the operation of essential consumers as much as possible. . At this point, the backup power source 160 can be switched to provide power at the lowest voltage (the third voltage level), turning all but essential consumers off, in order to minimize consumption. of power from the 400 wind turbine system and maximize safe operation time during an extended period without grid.

Por lo tanto, se puede lograr un nivel más preciso de control distribuido, sin requerir una infraestructura y un sistema de control central dedicado.Therefore, a more precise level of distributed control can be achieved, without requiring a dedicated central control system and infrastructure.

Se apreciará que en el ejemplo anterior, se describen tres niveles diferentes de consumo de energía del sistema, cada uno que corresponde a un nivel de voltaje de suministro de energía diferente. No obstante, se puede usar cualquier número de niveles de voltaje de suministro de energía diferentes con el fin de lograr un nivel incluso más preciso de control de energía descentralizado.It will be appreciated that in the above example, three different levels of system power consumption are described, each corresponding to a different power supply voltage level. However, any number of different power supply voltage levels may be used in order to achieve an even finer level of decentralized power control.

La Figura 7 muestra un diagrama esquemático de ejemplo de detalles adicionales del módulo de gestión de energía 110 de la presente descripción. En este ejemplo, el módulo de gestión de energía 110 controla un IGBT 710, que es un ejemplo particular de un conmutador controlable 132, 134, 136, 138 o 139. No obstante, se apreciará que el IGBT 710 puede ser alternativamente cualquier otro tipo adecuado de conmutador controlable. La Figura 7 incluye una representación de un consumidor 120, pero no incluye una representación de un convertidor por el bien de la simplicidad.Figure 7 shows an example schematic diagram of additional details of the power management module 110 of the present disclosure. In this example, power management module 110 controls an IGBT 710, which is a particular example of a controllable switch 132, 134, 136, 138, or 139. However, it will be appreciated that IGBT 710 may alternatively be any other type. suitable of controllable switch. Figure 7 includes a representation of a consumer 120, but does not include a representation of a converter for the sake of simplicity.

El módulo de gestión de energía 110 puede determinar el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 midiendo el voltaje en el terminal Vbus del módulo de gestión de energía 110. En base al nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180, el módulo de gestión de energía 110 puede encender o apagar el IGBT 710 según sea necesario controlando el voltaje de puerta en el IGBT 710 con el fin de controlar el nivel de consumo de energía del consumidor 120, como se ha descrito anteriormente.The power management module 110 can determine the voltage level of the power supply bus 180 by measuring the voltage at the Vbus terminal of the power management module 110. Based on the voltage level of the power supply bus 180, the power management module 110 can turn the IGBT 710 on or off as needed by controlling the gate voltage on the IGBT 710 in order to control the level of power consumption of the consumer 120, as described above.

En la implementación particular del módulo de gestión de energía 110 representado en la Figura 7, el módulo de gestión de energía 110 también está configurado para determinar el nivel de voltaje en la entrada del consumidor 120 midiendo el voltaje en el terminal V1 y para determinar la corriente I1, en la entrada del consumidor 120 usando el transformador de corriente 720 (aunque se apreciará que el voltaje y la corriente en la entrada al consumidor 120 se pueden determinar alternativamente de cualquier otra forma adecuada). El voltaje y la corriente determinados en la entrada del consumidor 120 se pueden usar por el módulo de gestión de energía 110 para realizar una cualquiera o más de las siguientes operaciones:In the particular implementation of the power management module 110 depicted in Figure 7, the power management module 110 is also configured to determine the voltage level at the input of consumer 120 by measuring the voltage at terminal V1 and to determine the current I1, at the input of consumer 120 using current transformer 720 (although it will be appreciated that the voltage and current at the input to consumer 120 may alternatively be determined in any other suitable way). The voltage and current determined at consumer input 120 may be used by power management module 110 to perform any one or more of the following operations:

a) Protección frente a la irrupción de corriente a los consumidores. Cuando el IGBT 710 está siendo controlado de un estado apagado a un estado encendido, la corriente comenzará a fluir desde el bus de suministro de energía 180 al consumidor 120. Si el consumidor 120 tiene una carga capacitiva, la irrupción de corriente puede ser significativa y causar daños al consumidor 120. Por lo tanto, el módulo de gestión de energía 110 puede monitorizar el nivel de corriente I1 y ajustar el nivel de conducción del IGBT 710 de acuerdo con limitar la corriente I1 a niveles aceptables, proporcionando por ello protección frente a la irrupción de corriente al consumidor 120.a) Protection against current inrush to consumers. When IGBT 710 is being driven from an off state to an on state, current will begin to flow from power supply bus 180 to consumer 120. If consumer 120 has a capacitive load, current inrush can be significant and cause damage to the consumer 120. Therefore, the power management module 110 can monitor the current level I1 and adjust the conduction level of the IGBT 710 accordingly to limit the current I1 to acceptable levels, thereby providing protection against the inrush of current to the consumer 120.

b) Protección de sobrecarga (por ejemplo, protección de sobrecorriente o sobrevoltaje). El módulo de gestión de energía 110 puede monitorizar el voltaje V1 y la corriente I1 en la entrada del consumidor 120 y realizar protección de sobrecarga controlando el estado del IGBT 710. Por ejemplo, si hay una subida de voltaje en el bus de suministro de energía 180, el voltaje V1 y/o la corriente I1 en la entrada del consumidor 120 pueden comenzar a aumentar a niveles peligrosos, en cuyo momento el módulo de gestión de energía 110 puede apagar el IGBT 120 con el fin de aislar al consumidor 120 del bus de suministro de energía 180, protegiendo por ello al consumidor 120. El umbral de para qué niveles de voltaje y/o corriente se considera que son peligrosos puede cambiar dependiendo de cuál de las fuentes de energía 150 o 160 esté proporcionando energía al bus de suministro de energía 180. Por ejemplo, si el módulo de gestión de energía 110 ha determinado (usando las técnicas descritas anteriormente) que la fuente de energía primaria 150 está proporcionando energía al bus de suministro de energía 180, se puede establecer un umbral peligroso relativamente alto de voltaje o corriente (por ejemplo, 100 A, etc.). Si el módulo de gestión de energía 110 ha determinado que la fuente de energía de respaldo 160 está proporcionando energía al bus de suministro de energía 180, se puede establecer un umbral peligroso relativamente bajo de voltaje o corriente (por ejemplo, 30A, etc.). En consecuencia, se puede lograr una protección de sobrecarga más refinada por los módulos de gestión de energía 110 a través del sistema de aerogenerador 100 y 400 de una manera no centralizada, distribuida.b) Overload protection (for example, overcurrent or overvoltage protection). The power management module 110 can monitor the voltage V1 and the current I1 at the input of the consumer 120 and perform overload protection by monitoring the state of the IGBT 710. For example, if there is a voltage surge on the power supply bus 180, the voltage V1 and/or current I1 at the input of consumer 120 may begin to rise to dangerous levels, at which time the power management module 110 may turn off IGBT 120 in order to isolate consumer 120 from the bus. supply bus 180, thereby protecting the consumer 120. The threshold for which voltage and/or current levels are considered to be dangerous may change depending on which of the power sources 150 or 160 is providing power to the supply bus 180. For example, if the power management module 110 has determined (using the techniques described above) that the primary power source 150 is providing power to the power supply bus, power supply 180, a relatively high dangerous threshold of voltage or current can be set (for example, 100 A, etc.). If the power management module 110 has determined that the backup power source 160 is providing power to the power supply 180, a relatively low dangerous threshold voltage or current (eg, 30A, etc.) can be set. Consequently, more refined overload protection can be achieved by the power management modules 110 throughout the wind turbine system 100 and 400 in a non-centralized, distributed manner.

c) Desconexión de carga. Cuando el módulo de gestión de energía 110 está controlando el nivel de consumo de energía de dos o más consumidores 120 (por ejemplo, el módulo de gestión de energía 1102 en las Figuras 2 y 4), el módulo de gestión de energía 110 puede monitorizar el consumo de energía combinado de todos esos consumidores 120 monitorizando el voltaje V1 y la corriente h en la entrada a cada uno de esos consumidores 120. Si se considera que el consumo total de energía es demasiado alto, el módulo de gestión de energía 110 puede realizar la desconexión de carga controlando los IGBT 710 para apagar los consumidores 120 de acuerdo con un orden de prioridad definido. Cuando se determina que el consumo de energía ha alcanzado un nivel aceptable, el módulo de gestión de energía 110 puede cesar entonces la desconexión de carga. Esta técnica de desconexión de carga se puede usar como una técnica de gestión de energía más sofisticada que la técnica de consumidor esencial/no esencial más directa descrita anteriormente. Por ejemplo, cuando el módulo de gestión de energía 110 determina que la fuente de energía de respaldo 160 está proporcionando energía al bus de suministro de energía 180, entonces puede usar un umbral más bajo para lo que constituye un nivel aceptable de consumo de energía en todos los consumidores 120 bajo su control. Luego puede apagar los consumidores según un orden de prioridad definido hasta que el nivel total de consumo de energía esté por debajo del nivel umbral. De esta forma, es posible que algunos consumidores no esenciales se puedan mantener encendidos (donde de otro modo se podrían apagar según el proceso descrito anteriormente), al mismo tiempo que se logra aún una reducción aceptable del consumo de energía del sistema de aerogenerador 100 o 400.c) Load disconnection. When the power management module 110 is monitoring the power consumption level of two or more consumers 120 (for example, the power management module 1102 in Figures 2 and 4), the power management module 110 can monitor the combined power consumption of all those consumers 120 by monitoring the voltage V1 and current h at the input to each of those consumers 120. If the total power consumption is judged to be too high, the power management module 110 can perform load shedding by controlling the IGBTs 710 to turn off the consumers 120 according to a defined order of priority. When it is determined that power consumption has reached an acceptable level, the power management module 110 may then cease load shedding. This load shedding technique can be used as a more sophisticated power management technique than the more direct essential/non-essential consumer technique described above. For example, when power management module 110 determines that backup power source 160 is providing power to power supply bus 180, then it may use a lower threshold for what constitutes an acceptable level of power consumption in all consumers 120 under its control. You can then turn off the consumers according to a defined order of priority until the total level of energy consumption falls below the threshold level. In this way, it is possible that some non-essential consumers can be kept on (where they could otherwise be turned off according to the process described above), while still achieving an acceptable reduction in the power consumption of the wind turbine system 100 or 400.

Opcionalmente, cuando el módulo de gestión de energía 110 está controlando el nivel de consumo de energía de dos o más consumidores 120, se puede configurar además para escalonar en el tiempo la reconexión de los consumidores 120 al bus de suministro de energía 180. Por ejemplo, si un módulo de gestión de energía 110 está controlando el nivel de consumo de energía de dos o más consumidores no esenciales y ha desconectado anteriormente esos consumidores 120, si el módulo de gestión de energía 110 luego detecta más tarde que la fuente de energía primaria 150 ha reanudado la provisión de energía al bus de suministro de energía 180, en lugar de volver a conectar todos los consumidores 120 a la vez, puede volver a conectarlos de una manera escalonada. Esto puede ayudar a proporcionar protección de sobrecarga, dado que volver a conectar múltiples consumidores 120 a la vez puede causar un cambio transitorio en el voltaje/corriente en el bus de suministro de energía 180, lo que a su vez puede dar como resultado una situación de sobrecarga peligrosa (es decir, sobrevoltaje/sobrecorriente) para cualquiera de los consumidores 120 acoplados al bus de suministro de energía 180. Escalonando en el tiempo cada reconexión, los cambios en el nivel de energía extraída del bus de suministro de energía 180 pueden ser más graduales, protegiendo por ello a los consumidores 120 de condiciones de sobrecarga.Optionally, when the power management module 110 is monitoring the power consumption level of two or more consumers 120, it can be further configured to time stagger the reconnection of consumers 120 to the power supply bus 180. For example , if a power management module 110 is monitoring the power consumption level of two or more non-essential consumers and has previously switched off those consumers 120, if the power management module 110 later detects that the primary power source 150 has resumed supplying power to the power supply bus 180, instead of reconnecting all consumers 120 at once, it can reconnect them in a staggered manner. This can help provide overload protection, since reconnecting multiple consumers 120 at the same time can cause a transient change in voltage/current on the power supply bus 180, which in turn can result in a situation of dangerous overload (i.e., overvoltage/overcurrent) for any of the consumers 120 coupled to the power supply bus 180. By staggering each reconnection in time, changes in the level of power drawn from the power supply bus 180 can be more gradual, thereby protecting consumers 120 from overload conditions.

Aunque la invención se ha descrito anteriormente con referencia a una o más realizaciones preferidas, se apreciará que se pueden hacer diversos cambios o modificaciones sin apartarse del alcance de la invención que se define en las reivindicaciones adjuntas.Although the invention has been described above with reference to one or more preferred embodiments, it will be appreciated that various changes or modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.

Por ejemplo, mientras que en la descripción anterior se hace referencia de manera general al bus de suministro de energía 180 como que transporta energía de DC, en una alternativa puede transportar energía de AC. Además, al menos algunos de los convertidores 154, 164, 464, 142, 144, 146, 148 y 149 pueden no ser necesarios, dependiendo de los requisitos de los consumidores 120 y la naturaleza de las fuentes de energía y el bus de suministro de energía 180.For example, while in the above description power supply bus 180 is generally referred to as carrying DC power, in an alternative it may carry AC power. Furthermore, at least some of the converters 154, 164, 464, 142, 144, 146, 148, and 149 may not be necessary, depending on the requirements of the consumers 120 and the nature of the power sources and the power supply bus. energy 180.

Mientras que en la descripción anterior los módulos de gestión de energía 110 controlan el nivel de consumo de energía de uno o más consumidores 120 entre un primer nivel de energía y un segundo nivel de energía, los módulos de gestión de energía 110 pueden controlar alternativamente el consumo de energía entre más de dos niveles diferentes, particularmente cuando hay más de dos voltajes de suministro de energía disponibles.While in the above description the power management modules 110 control the level of power consumption of one or more consumers 120 between a first power level and a second power level, the power management modules 110 can alternatively control the power consumption between more than two different levels, particularly when more than two power supply voltages are available.

Mientras que las Figuras 2 y 4 muestran ambas un único módulo de gestión de energía 110 en cada parte del aerogenerador (por ejemplo, la torre 2, la góndola 3 y el buje 5), en al menos una parte del aerogenerador puede haber dos o más módulos de gestión de energía 110, cada uno que controla el nivel de consumo de energía de uno o más consumidores 120 diferentes. Además, al menos una parte del aerogenerador puede no tener ningún módulo de gestión de energía 110 en absoluto, por ejemplo si todos los consumidores 120 en esa parte son consumidores esenciales.While Figures 2 and 4 both show a single power management module 110 in each part of the wind turbine (for example, tower 2, nacelle 3 and hub 5), in at least one part of the wind turbine there may be two or plus power management modules 110, each controlling the power consumption level of one or more different consumers 120. Furthermore, at least one part of the wind turbine may not have any power management module 110 at all, for example if all the consumers 120 in that part are essential consumers.

En la descripción anterior, los módulos de gestión de energía 110 generalmente controlan el nivel de consumo de energía de los consumidores comparando el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 frente a uno o más voltajes umbrales. No obstante, el control del nivel de consumo de energía se puede realizar en base al nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180 de cualquier otra forma adecuada, por ejemplo, el consumo de energía de al menos algunos consumidores se puede ajustar proporcionalmente con el nivel de voltaje del bus de suministro de energía 180. In the above description, power management modules 110 generally monitor the power consumption level of consumers by comparing the voltage level of the power supply bus 180 against one or more threshold voltages. However, the control of the power consumption level can be performed based on the voltage level of the power supply bus 180 in any other suitable way, for example, the power consumption of at least some consumers can be proportionally adjusted with the voltage level of the power supply bus 180.

Como parte de las funcionalidades opcionales del módulo de gestión de energía 110 descrito anteriormente con referencia a la Figura 7, se explica que se miden tanto el voltaje como la entrada de corriente al consumidor 120. No obstante, en una alternativa, el módulo de gestión de energía 110 puede determinar el voltaje y/o la entrada de corriente al consumidor 120 y llevar a cabo al menos algunas de las funcionalidades opcionales descritas sobre la base de esas mediciones.As part of the optional functionalities of the power management module 110 described above with reference to Figure 7, it is explained that both the voltage and the current input to the consumer 120 are measured. However, in an alternative, the management module Power source 110 can determine the voltage and/or current input to consumer 120 and perform at least some of the described optional functionality based on those measurements.

Si bien el módulo de gestión de energía 110 se representa en las Figuras 2, 4 y 7 como una única unidad, se apreciará que cada módulo de gestión de energía 110 puede comprender dos o más elementos/partes/unidades diferentes que se interconectan y configuran para realizar la funcionalidad descrita anteriormente. Además, cada módulo de gestión de energía 110 puede comprender un procesador y una memoria, de modo que el proceso sea capaz de ejecutar tareas informáticas en base a instrucciones almacenadas en la memoria. La memoria puede ser cualquier medio legible por ordenador adecuado, por ejemplo, un medio legible por ordenador no transitorio, tal como una memoria de solo lectura, memoria de acceso aleatorio, CD-ROM, DVD, Blue-ray, cinta magnética, unidades de disco duro, unidades de estado sólido y unidades ópticas. Alternativamente, la funcionalidad del módulo de gestión de energía 110 se puede implementar mediante hardware (por ejemplo, usando lógica cableada o configurable) o una combinación de software y hardware. Although the power management module 110 is shown in Figures 2, 4 and 7 as a single unit, it will be appreciated that each power management module 110 may comprise two or more different elements/parts/units that interconnect and configure to perform the functionality described above. Furthermore, each power management module 110 may comprise a processor and memory so that the process is capable of executing computing tasks based on instructions stored in memory. The memory may be any suitable computer-readable medium, for example, a non-transient computer-readable medium, such as read-only memory, random-access memory, CD-ROM, DVD, Blue-ray, magnetic tape, drives. hard drives, solid-state drives, and optical drives. Alternatively, the functionality of the power management module 110 may be implemented by hardware (eg, using hardwired or configurable logic) or a combination of software and hardware.

Claims (15)

REIVINDICACIONES 1. Un módulo de gestión de energía (110) para un sistema de aerogenerador que comprende uno o más consumidores (120), que son dispositivos, componentes o sistemas dentro del sistema de aerogenerador que consumen energía eléctrica, el módulo de gestión de energía que está configurado para:1. An energy management module (110) for a wind turbine system comprising one or more consumers (120), which are devices, components or systems within the wind turbine system that consume electrical energy, the energy management module that is configured to: determinar un nivel de voltaje de un bus de suministro de energía (180) del sistema de aerogenerador; y controlar un nivel de consumo de energía de uno o más consumidores acoplados al bus de suministro de energía en base, al menos en parte, al nivel de voltaje determinado del bus de suministro de energía,determining a voltage level of a power supply bus (180) of the wind turbine system; and controlling a power consumption level of one or more consumers coupled to the power supply bus based, at least in part, on the determined voltage level of the power supply bus, en donde determinando el nivel de voltaje en el bus de suministro de energía, el módulo de gestión de energía puede determinar si un suministro de energía primaria (150) o de respaldo (160) está proporcionando energía al bus de suministro de energía, y si se detecta que el suministro de energía de respaldo está proporcionando energía, el módulo de gestión de energía está configurado para reducir el consumo de energía de cualquier consumidor no esencial que esté bajo su control y mantener la energía para los consumidores esenciales.wherein by determining the voltage level on the power supply bus, the power management module can determine whether a primary (150) or backup (160) power supply is providing power to the power supply bus, and whether When the backup power supply is detected to be providing power, the power management module is configured to reduce power consumption by any non-essential consumers under its control and maintain power for essential consumers. 2. El módulo de gestión de energía de la reivindicación 1, en donde:The power management module of claim 1, wherein: el control del nivel de consumo de energía del uno o más consumidores se basa, al menos en parte, en una comparación del nivel de voltaje del bus de suministro de energía frente a un primer voltaje umbral.The control of the power consumption level of the one or more consumers is based, at least in part, on a comparison of the power supply bus voltage level against a first threshold voltage. 3. El módulo de gestión de energía de la reivindicación 2, en donde al menos uno del uno o más consumidores es un consumidor no esencial, y en donde,The power management module of claim 2, wherein at least one of the one or more consumers is a non-essential consumer, and wherein, si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía es mayor que el primer voltaje umbral, el módulo de gestión de energía está configurado para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial a un primer nivel de energía; yif the voltage level of the power supply bus is higher than the first threshold voltage, the power management module is configured to control the power consumption level of the non-essential consumer at a first power level; Y si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía es menor que el primer voltaje umbral, el módulo de gestión de energía está configurado para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial a un segundo nivel de energía, y en dondeif the power supply bus voltage level is less than the first threshold voltage, the power management module is configured to control the power consumption level of the non-essential consumer to a second power level, and where el primer nivel de energía es mayor que el segundo nivel de energía.the first energy level is greater than the second energy level. 4. El módulo de gestión de energía de la reivindicación 2, en donde:The power management module of claim 2, wherein: el control del nivel de consumo de energía del uno o más consumidores se basa además, al menos en parte, en una comparación del nivel de voltaje del bus de suministro de energía frente a un segundo voltaje umbral, y en donde el primer voltaje umbral es mayor que el segundo voltaje umbral.the control of the power consumption level of the one or more consumers is further based, at least in part, on a comparison of the power supply bus voltage level against a second threshold voltage, and wherein the first threshold voltage is greater than the second threshold voltage. 5. El módulo de gestión de energía de la reivindicación 4, configurado además para controlar el nivel de consumo de energía del uno o más consumidores entre un primer nivel de energía y un segundo nivel de energía,The power management module of claim 4, further configured to control the power consumption level of the one or more consumers between a first power level and a second power level, en donde el primer nivel de energía es mayor que el segundo nivel de energía.wherein the first energy level is greater than the second energy level. 6. El módulo de gestión de energía de la reivindicación 5, en donde al menos uno del uno o más consumidores es un consumidor no esencial de baja importancia, y en donde,The power management module of claim 5, wherein at least one of the one or more consumers is a non-essential consumer of low importance, and wherein, si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía (180) es menor que el primer voltaje umbral, el módulo de gestión de energía está configurado para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial de baja importancia al segundo nivel de energía, y en dondeif the voltage level of the power supply bus (180) is less than the first threshold voltage, the power management module is configured to control the power consumption level of the low-importance non-essential consumer to the second power level , and where si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía (180) es mayor que el segundo voltaje umbral, el módulo de gestión de energía está configurado para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial de baja importancia al primer nivel de energía.if the voltage level of the power supply bus (180) is greater than the second threshold voltage, the power management module is configured to control the power consumption level of the low-importance non-essential consumer to the first power level . 7. El módulo de gestión de energía de la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en donde al menos uno del uno o más consumidores es un consumidor no esencial de alta importancia, y en donde,The power management module of claim 5 or claim 6, wherein at least one of the one or more consumers is a high-importance non-essential consumer, and wherein, si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía (180) es menor que el segundo voltaje umbral, el módulo de gestión de energía está configurado para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial de alta importancia al segundo nivel de energía, y en dondeif the voltage level of the power supply bus (180) is less than the second threshold voltage, the power management module is configured to control the power consumption level of the non-essential consumer of high importance to the second power level , and where si el nivel de voltaje del bus de suministro de energía (180) es mayor que el segundo voltaje umbral, el módulo de gestión de energía está configurado para controlar el nivel de consumo de energía del consumidor no esencial de alta importancia al primer nivel de energía. if the voltage level of the power supply bus (180) is greater than the second threshold voltage, the power management module is configured to control the level of power consumption of the non-essential consumer of high importance to the first power level . 8. El módulo de gestión de energía de cualquier reivindicación anterior, en donde el uno o más consumidores están acoplados al bus de suministro de energía (180) mediante uno o más conmutadores controlables (132, 134, 136, 138, 139) respectivos, y en donde el módulo de gestión de energía está configurado para controlar el uno o más conmutadores controlables para controlar el nivel de consumo de energía del uno o más consumidores.The power management module of any preceding claim, wherein the one or more consumers are coupled to the power supply bus (180) by one or more respective controllable switches (132, 134, 136, 138, 139), and wherein the power management module is configured to control the one or more controllable switches to control the power consumption level of the one or more consumers. 9. El módulo de gestión de energía de la reivindicación 8, configurado además para:The power management module of claim 8, further configured to: determinar un nivel de voltaje y/o una corriente en una entrada de cada uno del uno o más consumidores;determining a voltage level and/or a current at an input of each of the one or more consumers; en donde el control del nivel de consumo de energía del uno o más consumidores se basa además, al menos en parte, en el nivel de voltaje y/o corriente determinados en la entrada de cada uno del uno o más consumidores. wherein the control of the power consumption level of the one or more consumers is further based, at least in part, on the level of voltage and/or current determined at the input of each of the one or more consumers. 10. El módulo de gestión de energía de la reivindicación 9, en donde cada uno del uno o más conmutadores controlables comprende un transistor (710), y en dondeThe power management module of claim 9, wherein each of the one or more controllable switches comprises a transistor (710), and wherein el módulo de gestión de energía está configurado además para:the power management module is further configured to: cuando se controla un transistor (710) para acoplar un consumidor al bus de suministro de energía (180), controlar un nivel de conducción del transistor en base al nivel de voltaje y/o corriente determinados en la entrada del consumidor para proteger frente a la irrupción de corriente al consumidor.when controlling a transistor (710) to couple a consumer to the power supply bus (180), controlling a conduction level of the transistor based on a determined voltage and/or current level at the input of the consumer to protect against inrush current to the consumer. 11. El módulo de gestión de energía de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, configurado además para: cuando se controlan los conmutadores (132, 134, 136, 138, 139) de una pluralidad de consumidores para acoplar la pluralidad de consumidores al bus de suministro de energía, escalonar en el tiempo el acoplamiento de al menos algunos de los consumidores para proporcionar protección de sobrecarga para el bus de suministro de energía. The power management module of any of claims 8 to 10, further configured for: when controlling the switches (132, 134, 136, 138, 139) of a plurality of consumers to couple the plurality of consumers to the bus power supply, time stagger the coupling of at least some of the consumers to provide overload protection for the power supply bus. 12. Un sistema de aerogenerador que comprende:12. A wind turbine system comprising: un bus de suministro de energía (180);a power supply bus (180); uno o más consumidores (120) acoplados al bus de suministro de energía;one or more consumers (120) coupled to the power supply bus; el módulo de gestión de energía (110) de cualquier reivindicación anterior para controlar un nivel de consumo de energía de al menos uno del uno o más consumidores;the power management module (110) of any preceding claim for controlling a power consumption level of at least one of the one or more consumers; una fuente de energía primaria (150) acoplada al bus de suministro de energía para proporcionar un primer voltaje de suministro de energía; ya primary power source (150) coupled to the power supply bus to provide a first power supply voltage; Y una fuente de energía de respaldo (160) acoplada al bus de suministro de energía para proporcionar un segundo voltaje de suministro de energía en el caso de un fallo en la fuente de energía primaria, en donde el primer voltaje de suministro de energía es mayor que el segundo voltaje de suministro de energía.a backup power source (160) coupled to the power supply bus to provide a second power supply voltage in the event of a failure in the primary power source, wherein the first power supply voltage is greater than the second power supply voltage. 13. El sistema de aerogenerador de la reivindicación 12, en donde la fuente de energía de respaldo (160) está configurada además para proporcionar o bien el segundo voltaje de suministro de energía o bien un tercer voltaje de suministro de energía al bus de suministro de energía, en donde el segundo voltaje de suministro de energía es mayor que el tercer voltaje de suministro de energía.The wind turbine system of claim 12, wherein the backup power source (160) is further configured to provide either the second power supply voltage or a third power supply voltage to the power supply bus. power, wherein the second power supply voltage is greater than the third power supply voltage. 14. El sistema de aerogenerador de la reivindicación 13, en donde la fuente de energía de respaldo (160) comprende una batería (162) y en donde el sistema de aerogenerador está configurado además para controlar la fuente de energía de respaldo para proporcionar o bien el segundo voltaje de suministro de energía o bien el tercer voltaje de suministro de energía al bus de suministro de energía en base, al menos en parte, a la energía restante almacenada en la batería.The wind turbine system of claim 13, wherein the backup power source (160) comprises a battery (162) and wherein the wind turbine system is further configured to control the backup power source to provide either either the second power supply voltage or the third power supply voltage to the power supply bus based, at least in part, on the remaining power stored in the battery. 15. Un método para controlar un nivel de consumo de energía de uno o más consumidores (120) que son dispositivos, componentes o sistemas dentro del sistema de aerogenerador que consumen energía eléctrica, en un sistema de aerogenerador, el método que comprende:15. A method for controlling a level of energy consumption of one or more consumers (120) which are devices, components or systems within the wind turbine system that consume electrical energy, in a wind turbine system, the method comprising: determinar un nivel de voltaje de un bus de suministro de energía (180) del sistema de aerogenerador; y controlar un nivel de consumo de energía del uno o más consumidores (120) acoplados al bus de suministro de energía en base, al menos en parte, al nivel de voltaje determinado del bus de suministro de energía, en donde determinando el nivel de voltaje en el bus de suministro de energía, se hace una determinación de si un suministro de energía primario (150) o de respaldo (160) está proporcionando energía al bus de suministro de energía, y si se detecta que el suministro de energía de respaldo está proporcionando energía, se reduce el consumo de energía de los consumidores no esenciales y se mantiene la energía para los consumidores esenciales. determining a voltage level of a power supply bus (180) of the wind turbine system; and controlling a power consumption level of the one or more consumers (120) coupled to the power supply bus based, at least in part, on the determined voltage level of the power supply bus, wherein determining the voltage level on the power supply bus, a determination is made whether a primary (150) or backup (160) power supply is providing power to the power supply bus, and whether the backup power supply is detected to be By providing power, the power consumption of non-essential consumers is reduced and power is maintained for essential consumers.
ES19736975T 2018-07-10 2019-07-02 Control of energy consumption of wind turbine Active ES2928855T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201870478 2018-07-10
PCT/DK2019/050211 WO2020011321A1 (en) 2018-07-10 2019-07-02 Wind turbine power consumption control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2928855T3 true ES2928855T3 (en) 2022-11-23

Family

ID=67211463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19736975T Active ES2928855T3 (en) 2018-07-10 2019-07-02 Control of energy consumption of wind turbine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11509141B2 (en)
EP (1) EP3821129B1 (en)
CN (1) CN112567131A (en)
ES (1) ES2928855T3 (en)
WO (1) WO2020011321A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11509141B2 (en) 2018-07-10 2022-11-22 Vestas Wind Sysiems A/S Wind turbine power consumption control
EP3640175B1 (en) * 2018-10-19 2023-01-04 Otis Elevator Company Decentralized power management in an elevator system
US20210344219A1 (en) * 2020-04-29 2021-11-04 Cummins Inc. Systems and methods for automatic transfer switch load control
TWI750078B (en) * 2021-04-08 2021-12-11 飛捷科技股份有限公司 Ethernet power supply equipment and Ethernet power supply system

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6476519B1 (en) * 2000-04-06 2002-11-05 Marconi Communications, Inc. Power back-up unit with low voltage disconnects that provide load shedding
US6921985B2 (en) 2003-01-24 2005-07-26 General Electric Company Low voltage ride through for wind turbine generators
WO2008006020A2 (en) * 2006-07-06 2008-01-10 Acciona Windpower, S.A Systems, methods and apparatuses for a wind turbine controller
JP4365394B2 (en) * 2006-09-20 2009-11-18 株式会社日立製作所 Wind power generation system and operation method thereof
US20090160187A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-25 Scholte-Wassink Hartmut Control system and method for operating a wind farm in a balanced state
ES2589908T3 (en) 2008-09-19 2016-11-17 Vestas Wind Systems A/S Wind farm that has an auxiliary power supply
US8018082B2 (en) * 2009-11-25 2011-09-13 General Electric Company Method and apparatus for controlling a wind turbine
US20120049626A1 (en) * 2010-08-31 2012-03-01 Jian Xu Power demand surge management circuit
DE102010056458A1 (en) * 2010-12-29 2012-07-05 Repower Systems Ag Wind farm and method for operating a wind farm
US8669669B1 (en) * 2012-09-13 2014-03-11 General Electric Company Voltage control in a doubly-fed induction generator wind turbine system
EP2784305B1 (en) * 2013-03-27 2016-08-31 Alstom Renovables España, S.L. A system for providing electrical power to a wind turbine component.
DK2821640T3 (en) 2013-07-05 2017-03-13 Alstom Renovables España S L Pitch drive system with emergency power supply controlled by a switching device and method thereof
EP2996219A1 (en) * 2014-09-10 2016-03-16 Moog Unna GmbH Method to prepare a back up energy store for operation
ES2710428T3 (en) * 2015-01-15 2019-04-25 Vestas Wind Sys As Energy management system for one wind turbine (s) that are connected to a power supply with a limited capacity
US10107260B2 (en) * 2015-11-19 2018-10-23 General Electric Company Wind turbine auxiliary circuit control
US11509141B2 (en) 2018-07-10 2022-11-22 Vestas Wind Sysiems A/S Wind turbine power consumption control

Also Published As

Publication number Publication date
EP3821129A1 (en) 2021-05-19
US11509141B2 (en) 2022-11-22
EP3821129B1 (en) 2022-09-21
US20210281080A1 (en) 2021-09-09
CN112567131A (en) 2021-03-26
WO2020011321A1 (en) 2020-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2928855T3 (en) Control of energy consumption of wind turbine
US10615605B2 (en) System and method for orienting AC and DC backplanes for scalable modular electric devices
ES2861798T3 (en) Wind turbine generator with a low voltage management controller and a procedure for controlling wind turbine components
US9667057B2 (en) System and method for protecting a power converter during an adverse voltage event
ES2702988T3 (en) Procedures and operating systems of a power generation system
US10298006B2 (en) Energy storage system and method of driving the same
ES2895930T3 (en) System and method for operating a power generation system in a power storage/discharge mode or a dynamic brake mode
US10270252B2 (en) System and method for scalable modular electric devices with hot-swap capability
JP2013542706A (en) Battery balancing system
BR102013007059B1 (en) ENERGY CONVERSION SYSTEM FOR A DOUBLE POWER INDUCTION GENERATOR, DFIG, METHOD OF OPERATION OF A CONVERTER FOR A DOUBLE POWER INDUCTION GENERATOR, DFIG, AND MEDIA READABLE BY COMPUTER
US20220140641A1 (en) Method and system for an ac battery
JP6730826B2 (en) Power conditioner, power supply system and current control method
ES2902140T3 (en) System and method for controlling an uninterruptible power supply of electrical power systems
WO2019096048A1 (en) Method and system for controlling energy consumption means of converter
BR112013031634B1 (en) Uninterruptible power supply system controlling a plurality of uninterruptible power supply devices
JP5553119B1 (en) Power supply system and power conversion device
DK2736159T3 (en) FREQUENCY CONVERTER SYSTEM AND WINDOW AND WATER ENERGY SYSTEMS
RU2533204C1 (en) Modular uninterrupted direct-current power supply system for consumers
Ramachandran et al. Inverterless Solar-DC system design for off-grid and near off-grid Indian homes
JP7165507B2 (en) DC power supply system
CN109826750B (en) Wind power variable pitch system and power supply method, power supply device and control module thereof
ES2874643T3 (en) Procedure for operating a mobile power supply device
US20240128756A1 (en) Methods and apparatus for discharge protection in a storage system
JP7356880B2 (en) power generation system
WO2016115662A1 (en) Method for operating wind farm in islanding mode and control system therefor